El GO se caracteriza por tener una extensa superficie de área compuesta por una sola capa de átomos de carbono y numerosos grupos oxigenados anclados a su superficie que, además de facilitar su dispersión en agua, también son los sitios de interacción del GO con otras moléculas o estructuras para transferir sus propiedades, por ejemplo, con los cristales de C-S-H del cemento y con las cadenas poliméricas de otros materiales que facilitan su integración y densificación dentro de estructuras 3D.

Los grupos oxigenados que se distribuyen a lo largo de la superficie del GO son los responsables de la ausencia de conductividad térmica y eléctrica en este material. Pese a ello, el GO también suele considerarse como una estructura híbrida pues a partir de tratamientos químicos o térmicos dichos grupos pueden desaparecer y reparar la estructura del grafeno; de esta manera es posible recuperar parcialmente sus propiedades conductoras.

Si alguna de las láminas del GO pierde átomos, los átomos vecinos interactúan para rellenar los huecos restaurando sus conexiones. Este proceso permite que las láminas de grafeno mantengan su estructura y propiedades a pesar de enfrentarse a deformaciones y daños.

Las propiedades mecánicas del GO son ligeramente inferiores a las del Grafeno, pero superiores a las de los materiales comunes, es decir, el GO sigue siendo un material con alta dureza y rigidez, por lo tanto, es resistente a la penetración y soporta grandes esfuerzos sin deformarse; su uso es ideal para aplicaciones que requieren resistencia y durabilidad.

El GO es un material flexible y elástico, de tal forma que admite elongaciones reversibles y puede doblarse sin sufrir daño alguno; por lo tanto, los materiales con GO tienen menor riesgo de fractura y, son más duraderos.

A diferencia de muchos materiales que se deterioran o degradan por los efectos de la radiación UV, el GO mantiene su integridad estructural y propiedades mecánicas; esto lo convierte en un candidato prometedor para aplicaciones que requieren una protección duradera contra la luz solar, como recubrimientos protectores, plásticos, textiles y materiales de construcción. También puede ser utilizado en entornos donde se emite radiación (hospitales), para crear zonas más seguras para la salud y para reducir el deterioro de los materiales expuestos.

La densidad e impermeabilidad del GO es asombrosa y se destaca por su capacidad de actuar como una barrera casi perfecta contra la penetración de líquidos y gases, incluso contra los más pequeños, como el helio. Esto despertó el interés en las tecnologías de membranas para filtración y eliminación de toxinas en el agua, desalinización e incluso para la producción de biocombustible. Otras industrias que hoy día se benefician de esta propiedad son las de la construcción y de recubrimientos.

La disposición y densidad electrónica de las láminas tanto de grafeno como de GO crea un trayecto sinuoso y de repulsión contra la adhesión y crecimiento de microorganismos desde su superficie hacia el interior de su estructura. Además, su biocompatibilidad le ha permitido incursionar en el ámbito médico principalmente para la ingeniería de tejidos en regeneración ósea, de piel o para el diseño de prótesis articulares o materiales dentales para el diseño de materiales con mayor vida útil gracias a una mayor resistencia mecánica, mejor estimulación celular y menor riesgo de infección.

La combinación entre biocompatibilidad y actividad antimicrobiana hace del GO un material versátil y prometedor en la búsqueda de soluciones innovadoras para mejorar la salud y la calidad de vida de las personas.