石墨纸是最早使用的非金属导热材料。与金属材料相比，石墨纸具有密度小的优势，广泛应用于便携设备以及需要轻量化的设备。天然石墨因柔韧性不足难以作为柔性导热材料，石墨纸是经过石墨化的材料，其制备工艺通常有２种。

一种是以碳为原料作为石墨纸的基体，经过石墨化处理，利用压延装置得到石墨纸。以碳 为 基体的石 墨 纸结晶度非常高，导热系数最高可达 2000Ｗ/(ｍ·K)，因此这种石墨纸被称为高定向石墨纸。高定向石墨纸虽然导热能力很强，但柔韧性较差，容易折断。

另一种是以聚酰亚胺为原料，先低温碳化再高温石墨化，使得石墨晶体结构更加完美，结晶度更高。以聚酰亚胺为原料的石墨纸，导热系数高达1750Ｗ/(ｍ·K)，密度仅为2.0g/cm3，而且柔韧性得到极大提高。石墨纸的出现解决了柔性导热材料轻量化问题，但其柔韧性仍然不足，应用于电子产品中的石墨纸通常是采用涂覆保护层，使得石墨纸与保护层形成整体而提高柔韧性。虽然碳材料存在一定的问题，但密度小和导热性高的优点决定其仍然是柔性导热材料的首选。