石墨烯是人类已知强度高的物质，与单壁碳纳米管相当，韧性是碳纤维的20倍，拉伸强度大。交通领域，特别是航空、航天和汽车行业，大部分应用都需要轻量化复合强化材料，以碳复合材料替代金属实现汽车的轻量化，可以有效提高能源效率，而在轻量化材料的替代过程中，石墨烯将发挥重要作用。

石墨烯在轻量化复合强化材料领域应用具有2方面优点：一是多层石墨烯氧化物，可作为3D打印材料；二是可以在催化金属泡沫上合成3D石墨烯或石墨烯气凝胶，其密度仅为0.16g/cm3。

但与其他材料对比，石墨烯作为轻量化复合强化材料，也存在成本高的限制：纤维、纳米线和碳纳米管更容易制成性能高且成本更低的复合材料，石墨烯纳米带性能更为优异，但目前难以制备且价格昂贵。

生物传感器是对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器，由固定化的生物敏感材料作识别元件，搭配适当的理化换能器及信号放大装置，构成的分析工具或系统。

与碳纳米管相比，石墨烯同样是一种理想的生物传感材料，它拥有碳纳米管的廉价、环境友好、生物兼容性以及活性基团均匀分布等优点，同时，由于含有大量的羧基、羟基等官能团，石墨烯具有良好的溶解性能，这是碳纳米管所不具备的。

但与其他无机二维材料相比，石墨烯可能还略有不足，如碳纳米管、纳米颗粒、纳米线官能化的微机电系统和半导体二维材料，都具有直接功能性，敏感度在很大程度上取决于接受材料和介质。

过滤器

石墨烯进行过滤有两种方法：一种是利用石墨烯薄膜的孔隙过滤，由于水净化等过滤时会带来较高压力，过滤介质需具有较大的强度，而合成石墨烯通常缺陷较少，可视为绝佳过滤介质。二是将薄膜边缘朝上，这样物质就可以穿过石墨烯之间的层间距，这种方法主要用于海水淡化，因为石墨烯的层间距小于海水中的水合离子，可利用多层石墨烯氧化物来进行过滤。

很多行业都需要过滤，包括化学品分离、生物样品提纯、海水净化等，由于石墨烯具有良好阻隔性、可调节纳米孔和可控层间距等性能，因此其在过滤器领域应用十分突出。

但与其他材料相比，石墨烯还是会存在一些不足，如石墨烯与沸石的孔隙大小类似，而沸石已经应用于渗透蒸发脱盐，并且最新的研究证明沸石也可通过反渗透进行海水淡化。此外，沸石的孔隙率比石墨烯可控性更高。

相比其他方法，石墨烯纳米孔的缺点是吞吐量低，单层测序也不准确，而使用多层石墨烯可以使用石墨烯进行DNA测序的优点在于可以长时间读取，而不需要将长链DNA分解成小片段。因此，这种方法具有成本低、便携性高的优点。