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随着现代科学事业的日益壮大,新型材料的出现为科学技术的发展提供了更多可能。在2004年Geim小组用微机械剥离法制备出单层石墨烯,开启了石墨烯在世界范围内的研究热。石墨烯材料以其完美的杂化结构、极低的合成成本以及独特的电子和机械性能,成为新型碳材料中的后起之秀。纳米碳纤维作为一种碳纤维材料,具有纳米尺度,除了具有高模量、高强度、高导电性等特点外,还具有大的表面积、结构紧凑等优点。将碳纳米纤维与石墨烯材料相结合,制备具有独特电学和机械性能的软质薄膜材料,可应用于微带天线、电池电极、传感器等应用领域。本论文以碳纳米纤维(CNF)/石墨烯薄膜为研究对象,开展了其制备及性能研究的相关工作,具体内容如下:在第一部分工作中,运用改进的Hummers法氧化天然鳞片石墨,经反复多次的水洗、离心、超声振荡,制得pH值在6左右的氧化石墨烯溶液,随后采用滴涂法制备了氧化石墨烯薄膜,再利用氢碘酸在常温下对其进行还原,得到石墨烯薄膜。同时,利用原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜镜(SEM)和X射线衍射技术(XRD)等对石墨烯片层结构和还原程度进行表征和分析。在第二部分工作中,在氧化石墨烯溶液中添加不等量的碳纳米纤维(CNF),得到掺杂有不同比例1%,3%,5%的CNF/氧化石墨烯溶液,而后采用磁力搅拌和超声振荡等手段,使碳纳米纤维较均匀地分散于氧化石墨烯溶液中,并采用滴涂法制得碳纳米纤维改性氧化石墨烯薄膜。用氢碘酸在常温下还原石墨烯,CNF/氧化石墨烯薄膜转变为CNF/石墨烯薄膜。采用SEM观察CNF/石墨烯薄膜的表面形貌;并通过使用四探针方阻测试技术对薄膜的电学性能进行了测试和分析。在第三部分工作中,为了更为深入的探究CNF的加入比例对石墨烯薄膜的作用影响,并优选出电学和力学综合性能较好的薄膜,增加了CNF的加入量至10%、25%和50%。同时,采用四探针方阻、纤维强伸度和SEM测试技术对CNF/石墨烯薄膜进行电学、力学性能和薄膜表面形态进行测试,最后择优选取出综合性能较高的含有25%CNF的CNF/石墨烯薄膜材料,为第四部分薄膜加载天线的研究做好了准备。在第四部分工作中,采用上述质量分数为25%的CNF/石墨烯薄膜对同轴馈电微带贴片天线的导电元进行阻抗加载研究。结果表明,加载1至6层后,天线的回波损耗从未加载时的-7.14dB分别降低到-11.57dB,-14.29dB,-18.55dB,-19.93dB,-14.87dB和-13.18dB,说明加载薄膜后天线的阻抗匹配得到改善,上述具体数据也表明,在加载4层CNF/石墨烯薄膜后,天线的回波损耗最低,阻抗匹配最佳;另外,在加载薄膜后,天线的共振频率从未加载的915MHz偏移到899MHz,这种微偏与实际加载的薄膜尺寸的精度等有关系。综上所述,本文主要从制备、改性和应用这三个方面探究了CNF/石墨烯薄膜及其性能研究。先是制备氧化石墨烯溶液,并借助滴涂法,经还原后制得石墨烯薄膜;其次,在此基础上在氧化石墨烯溶液中掺杂不同比例的碳纳米纤维以制得混合溶液,并制得CNF/石墨烯薄膜;最后,将力学及电学综合性能优良的一组比例的CNF/石墨烯薄膜作为原料,用于由于加工误差等原因造成的阻抗匹配不理想的同轴馈电矩形微带贴片天线,使其匹配性提升,提供了一种新的思路来处理微带天线的阻抗匹配性差这一问题。