高温下，石墨烯会卷曲变形，可能分层或氧化。温度超过300℃时，结构会松散，长时间加热会分解成碳颗粒。比如实验室测试显示，常压下加热到500℃左右，片层间距扩大两倍，电阻值升高三倍。

这是因为石墨烯由六边形蜂窝结构构成，高温破坏化学键。实验数据表明，每升高100℃破坏率增加约5%，当温度超过1200℃时，碳键断裂速度达到每秒200万次（数据来源：《材料科学进展》2021年碳材料高温特性研究）。常压环境里，氧化反应在400℃后加速，表面氧含量从0.1%跃升至3.8%（数据来源：中科院物理所大前年测试报告）。长时间加热还会导致片层间范德华力减弱，300℃时层间距已达0.35纳米（原始0.344纳米），500℃时电阻值从0.01欧姆增至0.1欧姆。这些变化说明高温会同时引发结构破坏和化学变化，但分解温度仍高达2000℃以上（数据来源：Nature Materials 2020年高温碳材料研究）。