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石墨烯(上)和不同結構的碳材料：富勒烯(左下)；碳納米管(下中)；石墨(右下）

多組份石墨烯基多功能復合吸波材料吸波機制圖。

       隨著電子信息技術的發展和電子產品的普及，電磁波在人們的日常生活中廣泛存在。當電磁輻射超出人體和環境所能承受的上限時，會形成電磁污染。在軍事領域，雷達仍然是現代戰爭中搜尋目標的慣用手段，研制能夠高效吸收電磁波的雷達隱身材料是提高武器系統生存能力的有效途徑之一。因此，吸波材料在民事和軍事領域上都有著廣泛的研究價值和應用前景。

       新型的電磁波吸收材料——石墨烯

       石墨烯是2004年首次發現的一種新型的二維納米材料，其神奇的二維結構使其具有獨特的理化性能。

       石墨烯是目前已知的導電性能最好的材料。石墨烯中的電子運動速度可以達到光速的1/300。石墨烯的價帶和導帶相交于費米能級，這賦予了石墨烯獨特的零能隙半導體性能，是目前最高遷移率的銻化銦材料的兩倍。在未來，石墨烯或有可能取代硅制造超微型晶體管，將計算機處理器的運算速率提高百倍。

       石墨烯的強度相當于目前最好的鋼材強度的100多倍，硬度甚至超過了鉆石，是目前自

       然界強度最大的材料，而它的密度卻很小。在室溫下，石墨烯的熱傳導率是常用的金屬導熱材料如金銀銅的十幾倍，是鋁的二十多倍。

       石墨烯還具有其他一些特殊的性能，如超高的比表面積。單原子層石墨烯的理論比表面積可以達到驚人的2630m2/g，是活性炭的比表面積的2～3倍，可以用于吸附和脫附各種大分子和小顆粒。石墨烯的光學透過率達到97.7%，這種特性讓石墨烯在太陽能電池的透明電極也有應用的潛力。

       上述特點使得石墨烯有可能取代傳統碳材料成為一種新型的電磁波吸收材料，但不可回避的是，與其他碳系材料類似，單純石墨烯的主要電磁波衰減機制是電損耗，因而吸波性能欠佳。

       因將碳材料與鐵氧體、電損耗型的金屬化合物納米粒子復合是提高吸波性能的一種有效途徑。石墨烯比表面積大，很適合作為載體來負載納米粒子，不僅可以有效解決納米粒子分散性差、自身易團聚的難題，而且可以在納米尺度上對其結構和性能進行設計和優化，從而制備出具有特定組成、結構和性能的石墨烯基多功能復合吸波材料。

       石墨烯的吸波機理

       電磁波在傳播過程中遇到任何形狀的介質時，在電磁波的入射面或界面都會發生反射和透射現象。由于原傳播介質的波阻抗和材料的波阻抗并不匹配，就會有一部分的電磁波發生反射，而另一部分則透射進入到介質內部。阻抗越不匹配，反射的電磁波就越多。只有當原傳播介質的波阻抗與材料的波阻抗相互匹配時，電磁波才會最大效率地入射到材料內。電磁波在材料內部傳播過程中與材料發生相互作用并被轉化為其他形式的能量（如機械能、電能和熱能等），即電磁波損耗。所以，吸波材料的吸波性能主要由兩個條件決定：一是阻抗匹配特性，即減少電磁波在材料表面的反射或電磁波能夠最大限度地進入到材料內部；二是衰減特性，即電磁波進入到材料內部后，材料能夠對電磁波進行有效地吸收或損耗，減少電磁波的二次反射。

       多組分石墨烯基吸波材料通過復合雜化粒子微結構及協同效應，并研究吸波材料的負載密度、形貌、結構、各組份成份含量以及各組份之間的協同效應對其電磁參數的影響，同時利用石墨烯的特殊結構以及石墨烯與納米粒子復合所帶來的特殊性質所造成的界面極化、電子弛豫極化和偶極子極化等效應來損耗電磁波，獲得了具備多種電磁波損耗機制且性能可調的質輕、高強、寬頻吸波材料結構體系。

       石墨烯吸波材料的研究現狀及啟示

       近年來研究者在對于石墨烯吸波材料方面的研究做了很多有價值的工作。

       多元體系的石墨烯基復合吸波材料的設計與制備以及電磁波吸收性能的研究在國際上剛剛開展。高的比表面積、優秀的電學性能和特殊的二維結構等特性都賦予了石墨烯作為新型復合吸波材料理想構建單元的優異潛能，但石墨烯基復合吸波材料的綜合吸波性能仍有待提高。

       采用多種組份的納米粒子與石墨烯復合，在一定程度上減輕了石墨烯片層的團聚，更重要的是制備的多組份復合材料具有多功能，對于吸波材料而言，每一組份的材料具有不同的電磁波吸收特性，多種組份的材料復合時吸波材料能兼顧那種材料的優點，實現優勢互補。但是多元復合材料在制備時存在的缺點也很明顯，例如，不同界面的相容性差、多組分材料的分散性和均勻性不易控制等。

       盡管如此，多元體系的石墨烯基復合吸波材料的設計與制備依舊會成為未來新型吸波材料研究的重點，作為新型基材的石墨烯也會對推動隱身材料的技術發展以及電磁防護方面的研究提供更大的作用。