首先，医学领域，缘于对分子间相互作用极其敏感，并在理论上可实现单分子检测，石墨烯及相关材料是制作生物传感器的理想材料，特别是用于开发生物系统的界面传感器。传感技术与生物学的结合，可实现亚细胞级的细胞表面动力学研究，并创造出新型器件，以开发基于石墨烯及相关材料的医用新技术。

　　其次，化学领域，因石墨烯及其相关材料对分子间相互作用敏感，是制备化学传感器的理想材料，可用于化学分析，环境监测等；另外，石墨烯及其相关材料可达到只有原子厚度，且具有优良的力、热、电性能，对腐蚀介质抗渗性好，与基材表面附着力强，化学稳定性和热稳定性高，可防止严酷环境下的电磁损害，在海洋工程防腐，比如船舶、海上风电等等防腐，或其他高性能、轻质技术应用的功能涂层和界面领域，均有理想的应用前景。

　　第三，能源领域，一方面替代昂贵铂金属催化剂，延长电源设备寿命；另一方面因为石墨烯的高载流子迁移率和优异的力学性能，可提供更好的网络，承受充放电过程中很大的体积变化，维持有效的电子收集和运输状态，为增加能量转换效率提供可行解决方法，石墨烯及其相关材料可应用于复合材料和能源方面的功能材料，制备高能量转换效率电极、高容量电池、电容、储能设备等。

　　第四，纳米器件领域，石墨烯力学强度高，可作为最终薄膜，应用于很多工业工艺的核心领域，如海水淡化、水过滤等。石墨烯膜对微型电子信号敏感，可实现从纳米流体到纳米谐振器的制造，非常适合应用于纳米电机械系统，也可用作投射电镜成像和高频电子产品等。

　　第五，电子领域，以其为抓手率先突破石墨烯高端应用。一、通过石墨烯及其相关材料与基于硅、氮化镓、砷化镓、磷化铟等传统半导体器件的集成，提升混合系统性能，制备石墨烯升级版电子器件。二、通过石墨烯及其相关材料膜的转移与键合，实现其在半导体平台上的后端集成，借助与半导体器件间的界面设计，发挥集两种材料功能的集成器件工作潜能。三、通过石墨烯及其相关材料设计新的层状材料和异质结构，用于功能电子和光电、能带结构材料。四、通过石墨烯及其相关材料开发射频用无源组件，如测试天线、电子互连、热扩散层、过滤器和微机电系统等无源组件，以及自混合天线、可用开关控制的屏障、光学透明器件等新型微波天线与器件，拓展其在高频电子领域的应用。五、通过开发集成石墨烯及其相关材料与硅波导和无源光路，拓展硅光子学集成，应用于下一代计算与通信系统，实现现有的CMOS硅制造产线对此类晶片的规模集成。六、通过研究石墨烯柔性电子器件和系统，如柔性传感器、柔性射频电子和无线连接方案、柔性无源电子技术、柔性电子学系统级平台等，拓展其在柔性电子学以及可穿戴装备方面的应用。七、通过石墨烯电子和光电子组件结合，研究石墨烯及二维材料光学行为和光电响应理论，开拓石墨烯光子学和光电子学应用。