厚度為單個原子的碳薄層被稱為石墨烯，它有許多神奇的特質：石墨烯很堅固，擁有高導電性，柔軟而且透明。這使其有望成為制造靈活觸摸屏和超強結構材料的原料。但是在實驗室外很難制造出這么薄的碳薄層并用其來制造其他產品。

    在溶液中制造和加工石墨烯的先進方法可以讓石墨烯大規模生產變得現實可行。萊斯大學的研究人員已經制造出了10倍于以前濃度的石墨烯溶液。他們用這些溶液來制造類似于顯示器電極的透明導電片，他們目前已經發明了一些方法：高速旋轉石墨溶液以產生纖維和用于飛機及其他交通工具的結構材料，這種纖維比如今的碳纖維更便宜。

    萊斯大學化學教授詹姆斯•圖爾（James Tour）說，不管最終產品如何，以高濃度的石墨烯溶液作為起點是很理想的，但是現有的方法不可能達到這個程度。石墨烯不易溶，部分原因是由于其規模（尺寸），部分原因是因為其化學性質。石墨烯只有單個原子那么厚，但其表面積非常大。圖爾說：“假如你想研究石墨烯，你就是在進行稀釋工作，這很易于理解，因為這是一個極其巨大的分子。”

    萊斯大學的研究人員最近展示了更強的超強酸，其可以將石墨分離成石墨烯層，并且把它們制成溶液。不同于其他會改變石墨烯的方法（包括化學反應），超強酸溶液不會降低材料的性能。圖爾說，這個團隊已經使用這種溶液制造了低電阻的石墨烯層，目前正“竭盡全力”使用這種溶液來制造石墨烯纖維。

    大多數制作石墨烯的方法都是從石墨晶體開始的，包括從石墨晶體上剝離單原子厚度的石墨烯薄片，這通常會使用化學手段。洛杉磯加利福尼亞大學材料科學與工程教授楊陽（Yang Yang）說：“關鍵是制造單層的石墨烯，在這個過程中不破壞它，而且要大批量制造。”現存的一些方法是從石墨中制造石墨烯，并在溶液中進行操作，包括在分子表面加入可溶性基團，但這些化學變化破壞了石墨烯的電性能。

    萊斯大學的研究人員使用他們最初發明的制作碳納米管的方法來制作石墨烯溶液。大約5年前，由已故的諾貝爾獎得主理查德•斯莫利（Richard Smalley）領導的研究人員發現了高濃度硫酸，被稱為“超強酸”，其強大到通過在碳納米管表面覆蓋離子，使碳納米管變成溶液。去年，由化學家馬泰奧•帕斯奎里（Matteo Pasquali）帶領的萊斯大學團隊演示了他們可以用碳納米管的超強酸溶液來制造幾百米長的纖維，該團隊已與一家較大的化學公司簽訂合約，來商業化該生產工序。

    該生產工序也可以降低用碳纖維制造的輕質高強度材料的成本。這些材料已經使用了幾十年，但由于制造工序很復雜，導致材料被浪費，使得它們的價格一直都很昂貴。正如萊斯大學的生產工序，現如今的生產工序從腈聚合物纖維——其加熱后會轉化成石墨——開始，取代了直接用純碳制造纖維的生產工序。這些纖維被編織起來并粘合到一起制成大塊材料。圖爾說：“它們被用于飛機，而不是應用于汽車，因為成本太高了。如果我們可以做得更便宜，同時達到相同或更好的性能，那碳纖維將有可能得到真正的進步。”

    石墨烯生產方法有兩個主要的應用：透明電極和結構材料。在這兩個領域中，它都能降低成本。位于俄亥俄州的美國空軍研究實驗室（Air Force Research Laboratory）高級材料研究工程師本紀丸山詠二（Benji Maruyama）說，一種透明的導電材料銦錫氧化物（Indium tin oxide）被廣泛應用于觸摸屏和太陽能電池，它昂貴而且易損壞。美國空軍（U.S. Air Force）正在資助萊斯大學的研究。許多研究團隊已經展示了石墨烯電極在導電性和靈活性方面的優勢；萊斯大學的方法使大規模生產石墨烯成為可能。