二维材料是指电子仅可在两个维度的纳米尺度（1~100 nm）上自由运动（平面运动）的材料，如纳米薄膜、超晶格、量子阱等。它的全名为二维原子晶体材料，是伴随着2004年曼彻斯特大学Geim小组成功分离出单原子层的石墨材料—石墨烯而提出的。
由于石墨烯具有单原子层厚、高载流子迁移率、线性能谱、强度高等优点，其相关研究于2010年获得诺贝尔物理学奖。自此，科学家和产业界对石墨烯这种二维材料就开始狂热的追逐。和体相石墨所不同的是，石墨烯仅有一个碳原子层厚度，并表现出超优异的力学、电学等性能。
与此同时，一大批石墨烯之外的二维材料也被相继开发出来，从元素周期表来看，这些元素主要包括：过渡金属、碳族元素、硫族元素等，涉及的二维材料包括：MXenes、TMDs（过渡金属硫化物）、二维六方氮化硼、黑鳞等等，这些超薄的二维材料和石墨烯一样，具有和体相材料截然不同的新性能 。
自从石墨烯被发现以来，人们对二维材料的研究经历了一个快速发展的过程。虽然从组分上来说，二维材料与其母体块材完全一致，但两者之间的性质迥异。例如：单层石墨烯是零禁带宽度的半导体，而多层石墨却是能带交叠的半金属；单层二硫化钼有直接带隙，因而有很高的发光效率，而多层二硫化钼则具有间接带隙。从最初的石墨烯到现在，二维材料已经发展成为一个包含大量不同性质、不同组分的材料体系。例如，超导体、金属、半金属、半导体、绝缘体、拓扑绝缘体等都已经在二维材料中被发现 。
从专利角度来看，早期二维材料发展较为缓慢，专利申请量少，处于萌芽期；2010年后，专利申请量开始大幅上升，并于2018年达到峰值，近年来专利数量稳步增长，因近两年存在部分专利未公开的情况，实际申请量要比图中显示的多，整体而言，二维材料技术处于快速发展阶段。
