石墨烯的碳原子可以形成sp2杂化和sp3杂化两种类型,这取决于它们所处的环境和化学键的性质。在sp2杂化下,碳原子形成了三个平面上的共面σ键和一个垂直于平面的π键,导致原子排列呈现出六角形的晶格结构。而在sp3杂化下,碳原子形成四个等角的σ键,它们的方向相互呈120度的角度,并且没有任何π键。这种杂化形式被用于石墨烯的衍生物化合物和3D结构中的碳纤维等材料的制备中。