厚度为单个原子的碳薄层被称为石墨烯，它有许多神奇的特质：石墨烯很坚固，拥有高导电性，柔软而且透明。这使其有望成为制造灵活触摸屏和超强结构材料的原料。但是在实验室外很难制造出这么薄的碳薄层并用其来制造其他产品。

    在溶液中制造和加工石墨烯的先进方法可以让石墨烯大规模生产变得现实可行。莱斯大学的研究人员已经制造出了10倍于以前浓度的石墨烯溶液。他们用这些溶液来制造类似于显示器电极的透明导电片，他们目前已经发明了一些方法：高速旋转石墨溶液以产生纤维和用于飞机及其他交通工具的结构材料，这种纤维比如今的碳纤维更便宜。

    莱斯大学化学教授詹姆斯•图尔（James Tour）说，不管最终产品如何，以高浓度的石墨烯溶液作为起点是很理想的，但是现有的方法不可能达到这个程度。石墨烯不易溶，部分原因是由于其规模（尺寸），部分原因是因为其化学性质。石墨烯只有单个原子那么厚，但其表面积非常大。图尔说：“假如你想研究石墨烯，你就是在进行稀释工作，这很易于理解，因为这是一个极其巨大的分子。”

    莱斯大学的研究人员最近展示了更强的超强酸，其可以将石墨分离成石墨烯层，并且把它们制成溶液。不同于其他会改变石墨烯的方法（包括化学反应），超强酸溶液不会降低材料的性能。图尔说，这个团队已经使用这种溶液制造了低电阻的石墨烯层，目前正“竭尽全力”使用这种溶液来制造石墨烯纤维。

    大多数制作石墨烯的方法都是从石墨晶体开始的，包括从石墨晶体上剥离单原子厚度的石墨烯薄片，这通常会使用化学手段。洛杉矶加利福尼亚大学材料科学与工程教授杨阳（Yang Yang）说：“关键是制造单层的石墨烯，在这个过程中不破坏它，而且要大批量制造。”现存的一些方法是从石墨中制造石墨烯，并在溶液中进行操作，包括在分子表面加入可溶性基团，但这些化学变化破坏了石墨烯的电性能。

    莱斯大学的研究人员使用他们最初发明的制作碳纳米管的方法来制作石墨烯溶液。大约5年前，由已故的诺贝尔奖得主理查德•斯莫利（Richard Smalley）领导的研究人员发现了高浓度硫酸，被称为“超强酸”，其强大到通过在碳纳米管表面覆盖离子，使碳纳米管变成溶液。去年，由化学家马泰奥•帕斯奎里（Matteo Pasquali）带领的莱斯大学团队演示了他们可以用碳纳米管的超强酸溶液来制造几百米长的纤维，该团队已与一家较大的化学公司签订合约，来商业化该生产工序。

    该生产工序也可以降低用碳纤维制造的轻质高强度材料的成本。这些材料已经使用了几十年，但由于制造工序很复杂，导致材料被浪费，使得它们的价格一直都很昂贵。正如莱斯大学的生产工序，现如今的生产工序从腈聚合物纤维——其加热后会转化成石墨——开始，取代了直接用纯碳制造纤维的生产工序。这些纤维被编织起来并粘合到一起制成大块材料。图尔说：“它们被用于飞机，而不是应用于汽车，因为成本太高了。如果我们可以做得更便宜，同时达到相同或更好的性能，那碳纤维将有可能得到真正的进步。”

    石墨烯生产方法有两个主要的应用：透明电极和结构材料。在这两个领域中，它都能降低成本。位于俄亥俄州的美国空军研究实验室（Air Force Research Laboratory）高级材料研究工程师本纪丸山咏二（Benji Maruyama）说，一种透明的导电材料铟锡氧化物（Indium tin oxide）被广泛应用于触摸屏和太阳能电池，它昂贵而且易损坏。美国空军（U.S. Air Force）正在资助莱斯大学的研究。许多研究团队已经展示了石墨烯电极在导电性和灵活性方面的优势；莱斯大学的方法使大规模生产石墨烯成为可能。