石墨烯超材料的吸波性能研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着现代通讯技术的高速发展和科学技术的日益精进，作为无线通讯的基本手段之一的电磁波随处可见，无处不在，其导致的电磁污染就会变得越来越严重，影响的范围与领域也会变得越来越多。为了有效的控制这一个现象，掌握关键性的技术并找到有效的解决方法，吸波材料毋庸置疑地成为了科学研究的热点。在军事领域中，吸波材料不仅仅可以作为隐身涂料可以在各类军事活动中发挥着难以替代至关重要的作用，而且在日常生活中，也会对人们的身体健康问题存在着潜在性的威胁，所以大家所重视对此材料的研究。所以电磁波材料性能的优劣在使用的时候就作为核心的问题而存在，优良的性能可以在一定程度上发挥出更好的效果，而低劣的性能则很有可能损失本该达到的效果，而出现各种问题。

传统的吸波材料由2种组分组成，一种是具有磁损耗的磁性材料，如铁、钴和镍等单质或氧化物；另一种是具有电损耗的导电材料，如碳纳米管（cnts）、导电高分子和石墨烯等。自从2004年石墨烯由机械剥离而被发现后，由于其优异的物理化学性能而备受关注。石墨烯是碳原子以六方晶系键接而成的一种二维片层晶体。石墨烯无限扩展的蜂窝状网络是其他同素异形体的基础构成材料，如富勒烯、cnts和石墨等。

石墨烯增强树脂基复合材料密度低,具有优良的电磁波吸收性能，是极具应用前景的雷达隐身吸波材料，传统的石墨烯吸波复合材料制备工艺复杂，难以灵活制备复杂结构。超材料作为一种人工电磁介质是目前世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，热导率高达5300w/m*k,高于cnts和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm^2/v*s，比cnts或硅晶体高，而电阻率比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低，电子的移动速度极快，因此被期待可用来制备更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。石墨烯如此优异的特性，使得在电磁屏蔽和吸波领域也广受重视。

2. 研究内容和问题

基本内容：

(1)研究石墨烯的光电特性；

(2)设计含有石墨烯的复合超材料结构，考虑不同极化的电磁波斜入射到复合材料的表面，确定复合材料的反射、透射及吸收系数；

3. 设计方案和技术路线

(1)查阅国内外有关石墨烯和超材料的文献和资料，了解课题的研究意义、发展现状和发展趋势；

(2)根据已有的发展内容，设计提出所要研究的理论模型；

(3)基于电磁波传播理论，确定复合材料的反射、透射及吸收系数；

4. 研究的条件和基础

本人作为光电信息专业的学生具备了一定的光学和电磁学物理知识，并具有一定计算机应用能力和文献检索能力；学校图书馆和校园网有比较丰富的图书资料，研究所需的电脑及相关的电脑软件也已具备。

综上所述，完成本课题研究的基础条件已基本具备。