石墨烯具有天然的抗菌和抗黴特性，其機制主要是通過破壞微生物的細胞膜結構來實現。

抗菌機制

石墨烯表面的sigma鍵與病菌細胞膜具有強結合力，能直接進入菌體，迅速與氧化代謝的官能進行接合，阻斷代謝並破壞酵素活性，使細胞新陳代謝能力消失。此外，石墨烯也可能通過產生活性氧（ROS）來干擾細菌生存。

石墨烯的一個重要優勢是長效性——與多數藥物不同，石墨烯在消滅病菌後仍然存在，能夠繼續與其他細菌作用，達到「強效、長效」的滅菌目的。

實際應用與效果

根據研究，石墨烯可以有效抑制細菌、病毒及真菌的滋生，包括金黃色葡萄球菌、大腸桿菌等常見細菌。石墨烯紡織品在潮濕環境中也能保持清潔衛生，並具有優異的除臭效果。

日本觸媒與北海道大學合作開發的氧化石墨烯複合膜經實驗確認，即使在潮濕環境或水中浸泡一個月，仍能維持良好的抗菌、抗病毒效果，甚至對新冠病毒有去活性效果。

需要注意的限制

然而，石墨烯的抗菌效果存在一些限制。不同製程和純度的石墨烯效果差異極大，且大多數實驗是在「純化石墨烯奈米片」或「高濃度懸浮液」的理想條件下進行，與日常紡織環境的實際應用差距較大。此外，石墨烯若暴露在空氣中容易氧化，會降低其抗菌能力，需要良好的包覆技術來保持穩定性。目前的研究尚無法完全證實石墨烯在實際應用中是否真的能有效減少致病菌。