前面 87篇文章分别从实务及理论来探讨石墨烯的神奇功效，接下来就来讲讲我在石墨烯应用技术开发的思考逻辑，这需要后续实际案例来验证，所以，每篇文章都会随时更新执行进度，让更多读者能充分了解其中奥妙。

项目需求﹕开发一款石墨烯红外线吸波涂料。

思考逻辑﹕1. 吸波有别于屏蔽，屏蔽取决于表面反射损耗，而吸收系将干扰源产生的电磁波辐射能量转化成热能而消耗掉﹔

2. 以现有石墨烯的特性达标，不另以表面等离子体等方式来增加工序及成本﹔

3. 单一的电损耗材料不能满足宽频带、高吸收的要求。故对石墨烯进行改质以改善磁导率，可望成为电磁损耗材料。

基本原理﹕

依据反射损耗公式

R = 20 log |(Zin – Zo)／(Zin + Zo)|

Zin与相对磁导率和相对介电常数有关，Z= μ／ε。R 绝对值大就说明吸收性能好。R 是材料的反射损耗值，它包括了（1）材料表面的反射，即阻抗不匹配的反射；（2）入射材料内部的电磁波没有被损耗的反射。吸波性再好的材料也不可能达到阻抗完全匹配的，即 Zin和 Zo不可能相等。吸波涂层要吸收电磁波必须满足阻抗匹配条件和衰减条件，满足阻抗匹配条件就是要求在整个频率范围内介电常数与磁导率相等，但是这实际上难以做到。也可以通过几何形状过渡的方法获得良好的匹配或吸收。另外，吸波设计既要考虑阻抗匹配，减少电磁波在入射界面的反射，又要考虑加强对已进入介质的电磁波的吸收，避免电磁波再次反射回来。也就是说衰减条件对电磁参数的要求与匹配条件要求的电磁参数情况不同。若是介电常数与磁导率相等了，虽然满足了匹配但是无法满足衰减要求，吸收很少，反射率照样会很高。衰减条件要求介电常数和磁导率大小不同。吸波体的设计就是要在这两个条件要求下寻求最合理的组合。

吸波材料的反射率说白了就和材料的阻抗有关系，而影响阻抗的恰恰就是频率、介电常数、介电损耗、磁导率、磁损耗、厚度。一般情况下，材料的电磁参数一定，可以调节厚度来改变材料的反射率。当厚度一定时就要对材料进行设计，调节材料的电磁性能来改变材料的反射率。一般情况下，厚度大，材料吸波峰值出现在低频，同时吸收带宽变窄。此外，吸波材料最好能够结合具体的项目指标，了解项目要求的各个频段的反射率，进行电磁参数和匹配厚度的设计。现有的低反射、高吸收电磁吸波材料是一种能够将大部分电磁能吸收，而反射很少的一种新型电磁吸波材料。这类材料，目前是吸波材料界的难点，因为很难找到一种单一的材料，国内外关于这方面的研究报导很少，其研究更多的借鉴了电磁屏蔽吸波材料的设计方法。低反射、高吸收电磁吸波材料的设计主要集中在两个问题上，一个是吸波材料的选择，另一个在于设计方式。低反射、高吸收吸波材料的选择应当遵循以下原则﹕设计吸波材料的关键因素之一是提高材料的电磁损耗，使电磁波能量转化为热能或其他形式的能，从而电磁波在介质中被最大限度地吸收。

电磁波入射到介质表面能最大限度地透入介质进而被吸收。而要增加介质的吸波效能，必须提高电导率和磁导率，增加极化“摩擦”和磁化“摩擦”，同时要满足阻抗匹配条件。对单一组元吸收介质，阻抗匹配和强吸收很难同时满足，只有将多元材料复合，使电磁参数可调，才能在尽可能满足匹配条件下提高材料吸收损耗能力。尽管提高介质电导率是增大损耗的重要手段 (电导率大，电阻型损耗大)，但当电导率到达金属所具有的电导率时，反射系数接近于 1，将难以匹配。研究设计吸波材料，时必须综合考虑电磁损耗和阻抗匹配二种因素。

吸波材料设计考虑因素具有三个基本条件：(1)当电磁波进入材料第一接口反射量减少，即设计时要考虑自由空间与材质波阻抗匹配特性；(2)当电磁波进入材料内部于内部进行传播，能迅速将能量衰减即考虑其衰减电磁波能量之特性，此部份与材料的电磁参数损耗项 μ、ε 有关；(3)利用吸波片厚度为四分之一波长时，使入射波与反射波产生异相干涉行为，使反射量尽量减小，此部份与材料本质特性阻抗与厚度有关。而损耗的机制可分为三类﹕一是与材料电导率有关的电阻型损耗，电导率越大，越有利于电磁能转变为热能﹔二是与电极化有关的介电损耗 (反复极化的“摩擦”作用)﹔三是与动态磁化过程有关的磁损耗 (反复磁化的“摩擦”作用)。设计吸波材料时需要综合考虑以上多种损耗，除了要尽可能提高损耗外，还要考虑另一关键因素即波阻抗匹配问题，使介质表面对电磁波反射系数为 0。

多元复合能将电阻型损耗、介电损耗、磁损耗有效地结合，而且可以设计出组分及电磁参数可调、阻抗渐变利于波阻抗匹配和吸收的梯度功能吸波材料。同时，某些纳米材料由于具有特殊电、磁、旋光性能和单畴结构，吸收性能远高于常规材料，有些纳米物质具有微波红外吸收兼容和吸收频带加宽的特性，因此选择纳米相与聚合物进行多元复合设计并利用他们的优良性能及协同效应制造吸波材料具有广阔的应用前景。用磁性粉末配合技术配方制备而成的磁性薄片状吸波材料将是我们使用磁性石墨烯应用在吸波涂层的首次尝试。

学者过去以 PAN聚合液分别加入 Fe、纳米Fe及FeC2O4-2H20经热处理成磁性石墨烯复材，在涂层厚度达 2.5 mm时最小反射损耗值 R 最佳可以达到 -46 dB，远高于 R < -10 dB的水平。最后，我查到文献指出薄膜的介电常数与热传导系数往往呈反比关系。吸波涂层最希望是透明及涂布厚度薄，我们已经开发出透明导电膜确定其导热性也很好，且透光性佳 (即反射率低)，若再结合磁性石墨烯就如虎添翼了。这里再回顾上面的反射损耗公式，反射损耗值 R 大就是 Zo要小，而 Zo= μo／εo就表示 εo要大，亦即介电常数越大越好，这跟我们所期望的結果相同 (介电常数是指物质保持电荷的能力，损耗因数是指由于物质的分散程度使能量损失的大小。理想的吸波物质的两项参数值较大)。通常，介电常数大于 3.6的物质为极性物质；介电常数在 2.8~3.6范围内的物质为弱极性物质；介电常数小于 2.8为非极性物质。