La incorporación de grafeno u otros nanomateriales de carbono a materiales de construcción permite obtener materiales avanzados, multifuncionales y con capacidad de auto-respuesta frente a diferentes estímulos, como pueden ser cambios de temperatura o de esfuerzos mecánicos. De esta forma, la presencia de nanomateriales de carbono, además de reforzar el material de construcción (cementos y hormigones, asfaltos, resinas, adhesivos, pinturas, etc.) y de aligerar su peso, permite detectar la presencia de fallos, grietas, y fracturas (auto-sensorización) e incluso su reparación (auto-reparación). En operaciones de mantenimiento, la presencia de nanomateriales de carbono en masillas y adhesivos permite la reparación de estructuras, gracias a su curado in-situ (auto-curado) mediante aplicación de corriente eléctrica, sin necesidad de aplicar temperatura.
Así mismo, la utilización de materiales de construcción basados en derivados en grafeno (asfaltos, hormigones, etc.) permite evitar la formación de hielo en su superficie debido a la capacidad de los nanomateriales de carbono de calentarse mediante efecto Joule (anti-hielo, deshielo).