石墨烯发热离不开其独特的电子能带结构，以独立碳原子为基础并考虑周围原子的微扰势，通过矩阵法可算出能级，在狄拉克点附近能量与波矢呈线性关系，这导致费米面附近电子有效质量为零，从而赋予了材料优异的电学特性。
石墨烯是如何发热的？
作为“新材料之王”，石墨烯几乎是半透明的，仅吸收2.3%的光，且致密到连氦气分子都无法穿透。它在导电和导热方面性能极强，被誉为“黑金”，不仅适合做半透明电子产品原料，其四层石墨烯在红外区的利用率已与传统ITO薄膜相当，其他波段表现更优，是新一代理想的半透明导电发热材料。
从结构上看，石墨烯是由单层碳原子构成的二维晶体，采用sp2杂化方式，碳原子间由σ键紧密连接形成六边形晶格。这种极致结构不仅带来了比钢铁强百倍、甚至比钻石更硬的力学性质，更让未成键的p电子能在晶体中高速移动，速度高达光速的1/300，展现出极佳的导电性，这是其高效发热的基础。