[发明专利]三维石墨烯天线及其制备方法

权利要求书

1.一种三维石墨烯天线,其特征在于：该天线由三维石墨烯辐射层(1)、介质衬底(3)、金属层(4)以及馈线(2)组成；所述介质衬底(3)上方紧贴设置三维石墨烯辐射层(1)，介质衬底(3)与三维石墨烯辐射层(1)一侧通过馈线(2)连接；介质衬底(3)下方紧贴设置金属层(4)；

所述的三维石墨烯天线的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：选择介质衬底(3)材料；

选取低介电常数的材料作为介质衬底；

步骤二：制备三维石墨烯，将其转移至介质衬底，作为三维石墨烯辐射层(1)；

首先在低温和高压条件下，分子间引力大于斥力的气体将会被压缩形成固体，在高压低温环境中，将固体粉碎成微小的固体颗粒，获得压气固体颗粒；同时由改进的Hummers法制备氧化石墨烯鳞片，在高压低温下将氧化石墨烯鳞片分散于-200℃以下的液氮中，形成氧化石墨烯分散液；

然后将压气固体颗粒加入氧化石墨烯分散液中，得到包含有压气固体颗粒和氧化石墨烯鳞片的混合液，在高压状态下升高温度去除分散液中的液氮，但该温度低于压气固体颗粒的升华温度，使压气固体颗粒稳定存在；由于液氮的挥发，氧化石墨烯鳞片围绕压气固体颗粒包覆，待混合液中的氧化石墨烯鳞片全部包覆在压气固体颗粒周围后，经过挤压生成块状的包含压气固体颗粒的氧化石墨烯复合材料；

将该复合材料缓慢升高温度同时降低压强，块体中的压气固体颗粒缓慢升华成气体，在氧化石墨烯中留下孔洞，最后在真空环境下退火处理便得到多孔的三维石墨烯；将所得到的三维石墨烯转移至介质基底上，作为三维石墨烯辐射层；

步骤三：制备馈线(2)和金属层(4)

在介质衬底(3)下方镀上金属作为金属层(4)，使金属层与三维石墨烯辐射层之间形成稳定的辐射场；

在三维石墨烯辐射层(1)一侧蒸镀金属条与三维石墨烯辐射层相连作为馈线(2)，将三维石墨烯辐射层(1)与金属层(4)之间辐射场产生的信号引出。

2.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯天线,其特征在于：所述三维石墨烯辐射层(1)为多孔的三维石墨烯。

3.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯天线,其特征在于：所述介质衬底(3)的材料为低介电常数的材料。

4.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯天线，其特征在于，所述的低温和高压条件是指在0.3pa到5pa的压力下，将温度控制在-30℃到-100℃的高压低温状态下，在此条件下将气体压缩成气压固体。

5.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯天线，其特征在于，所述微小的固体颗粒的大小为50nm-1um。

6.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯天线，其特征在于，所述的在高压状态下升高温度去除分散液中的液氮，升高温度其范围为-120℃到-200℃，该温度范围能够确保分散液即液氮挥发，而能使气体凝结成的微小固体颗粒不会挥发掉。

7.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯天线，其特征在于，所述孔洞的密度是通过调整氧化石墨烯分散液中微小固体颗粒的数量来确定。

8.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯天线，其特征在于，所述孔洞的大小是通过微小固体颗粒大小来确定。