石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是目前为止导热系数高的碳材料，同时石墨烯的结构也非常稳定，碳碳键仅为1.42。石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优良的导热性。另外，石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引
