金刚石和石墨是天然的碳同素异形体，自上世纪80年代以来，科学家就陆续制备了富勒烯、碳纳米管、石墨烯三类非天然碳同素异形体。
而在这三者之外，石墨炔作为一种新的碳同素异形体，其丰富的碳化学键，大的共轭体系、宽面间距、优良的化学稳定性和半导体性能，一直吸引着科学家的关注。尤其是随着富勒烯、碳纳米管、石墨烯等碳材料陆续通过物理方法成功制备，如何制备石墨炔成为科学研究的焦点。
近年来，中国科学院化学研究所的科研团队从表面化学反应结合固态生长合成化学的新视角出发，首次在铜表面上合成了具有本征带隙sp杂化的二维碳的新同素异形体——石墨炔，从而开辟了人工化学合成碳同素异形体的先例。
随后，中科院化学所石墨炔研究团队持续开展了石墨炔的基础和应用研究，实现了大面积、规模化制备；同时引领了国际上众多科学家积极参与到该领域研究，推动了碳材料科学的发展，并为碳材料研究带来难得的机遇。
通过研究人员与多名国内外科学家的合作，发现了石墨炔在催化、燃料电池、锂离子电池、电容器、太阳能电池以及力学性能等方面所具备的优良性质和性能。
石墨炔是以sp和sp2两种杂化态结合形成的刚性二维平面碳材料，其具有优良的化学稳定性和半导体性能。研究人员实现了石墨炔薄膜的厚度可控，首次证实了石墨炔薄膜的层间距为0.365 纳米，所获得的少数层石墨炔薄膜厚度可以控制在15~500纳米之间。同时，石墨炔薄膜表现出良好的半导体性质，并发现随着石墨炔厚度的减小，电导率逐渐增加。
研究进一步发现，基于石墨炔的锂离子电池具有优良的倍率性能、大功率、大电流、长效的循环稳定性等特点，性能明显高于石墨、碳纳米管和石墨烯等碳材料，并具有优良的稳定性。
石墨炔掺杂后的钙钛矿太阳能电池能有效地提高电子传输层的电导率，从而极大地提升光电转换效率和稳定性；石墨炔还可以有效促进PbS量子点太阳能电池的空穴输运能力，显著提高其光电转换效率；氮掺杂石墨炔具有非常优异的氧还原催化活性，已经与商业化铂/碳材料相当，有望实现对贵金属铂系催化剂的替代；氧化钛—石墨炔复合物等石墨炔基材料则具有独特的催化性能。
石墨炔自制备以来获得了国际上同行的高度评价和关注，并引领了国际上众多科学家积极参与到该领域研究中来。
德国著名物理学家Gorling教授指出石墨炔是狄拉克锥物质，认为这是有带隙的石墨炔在许多性能方面超过零带隙石墨烯的重要原因。
《今日材料》期刊以“Flat-packed carbon”为题指出，“合成、分离新的碳同素异形体是过去二三十年研究的焦点，中国科学家首次化学合成了3.6平方厘米的石墨炔薄膜，其优良性能可与硅媲美，有可能与石墨烯一起成为未来电子器件的关键材料”。
麻省理工学院教授Markus Zahn认为石墨炔可能在海水淡化方面具有不可替代的作用，可滤除海水中的氯化钠达99.7%。
国际许多著名科学家则通过计算机模拟、多方面的理论计算及实验等，发现石墨炔在多个领域有应用潜能。目前，美国、加拿大、日本、澳大利亚、德国等国际和国内的课题组已经陆续开展了研究。石墨炔为碳材料的基础研究带来了新机遇，更为碳材料的应用研究注入了新内涵。
不仅在学术界，商业界也对石墨炔的应用充满了浓厚的兴趣。
英国《纳米技术》杂志曾将石墨炔与石墨烯、硅烯共同列入未来最具潜力和商业价值的材料，并将石墨炔单列一章专门进行市场分析，认为其将在诸多领域得到广泛的应用；据该杂志报道，欧盟已将石墨炔相关研究列入下一个框架计划，美、英等国也将其列入政府计划；世界两大著名的商业信息公司研究与市场和日商环球讯息有限公司评述了2019年前全球纳米技术和材料商业市场，认为石墨炔是最具潜力的纳米材料之一。
如今，作为具有中国自主知识产权的新材料，石墨炔的发现在国际上产生了重要影响，被同行评价认为“碳化学的一个令人瞩目的进展，是真正的重大发现”。它如同碳化学领域冉冉升起的新星，将在基础和应用中受到广泛期待。■