石墨烯虽然有很多优良的物理特性,但是由于它的结构比较特殊,使得它不能用来制成传统的材料,例如塑料、钢铁等。这是因为石墨烯只是一个单层的碳原子晶体,在垂直方向上非常薄,而且缺乏普通材料中的纤维结构和化学键的交互作用,使得无法满足实际工程应用的需求。
尽管石墨烯的机械和电学特性非常出色,但是要将其应用于具有大尺度、强度和稳定性的材料制造过程中,还需要克服很多困难,这使得石墨烯在工业领域的应用受到限制。
石墨烯的化学性质非常稳定,对于绝大多数化学物质都具有良好的惰性。这使得石墨烯不能像其他化学物质那样参与典型的有机化学反应,例如酯化、烷基化等。因此,在实际应用中,石墨烯很难用于制备有机化合物,例如药物、染料等。
此外,石墨烯的层间间距很小,分子很难进入其中,使得石墨烯在催化剂和化学反应方面具有局限性。
虽然石墨烯本身是一种具有半导体性质的材料,但是由于石墨烯缺乏带隙结构,电荷载流子会在石墨烯中发生扩散,导致电流很难被有效地控制。这使得石墨烯在电子器件中的应用受到了很大的限制。
此外,由于石墨烯的导电性过于强,作为电子器件的通路时很容易发生短路现象,这也使得石墨烯在电子元器件中的应用面临很大的挑战。
虽然石墨烯具有极高的强度和韧性,但由于石墨烯是一个单层的结构,一旦有部分碳原子结构出现缺陷,就会导致整个石墨烯结构的损坏。这使得石墨烯在应用于制造高强度结构材料时存在安全隐患。
此外,石墨烯具有的纳米级别的特殊结构和尺寸,会使得构筑完整的结构材料的工艺和装备造价昂贵,并且难以实现规模化生产和应用。