第五代移动通信(5G)对于无线通信设备的高数据传输速率、高效率、大规模高功率无线设备通信、轻质化、柔性等方面都提出了更高的要求。

石墨烯基薄膜材料相对于传统的金属材料具有轻质、良好柔性，散热快，以及更优异的化学稳定性、机械稳定性等优势，将其应用于无线通信器件的制备，可以较好地满足移动通信发展的新需求。石墨烯基薄膜是由单层的石墨烯片堆叠而成的自支撑薄膜材料，其电导率可达106 S/m，可比拟金属电导率。

近期，武汉理工大学射频与微波研究中心何大平教授课题组制得了一种电导率高达106 S/m的自支撑石墨烯基薄膜，并将其应用在5G通信天线的设计中。

利用高导电率的自支撑石墨烯薄膜设计并使用高精度激光雕刻法制备了一种工作频率在3.5 GHz的轻质微带天线阵列。该天线阵列具备优异的天线性能，增益为6.77 dBi， 反射系数为-20.23 dB，且具有跟铜天线类似的辐射方向图。

图1. 石墨烯自支撑薄膜天线阵列的性能

(A) 石墨烯天线照片。

(B) 石墨烯天线回波损耗。

(C, D) 石墨烯天线增益及辐射方向图。

该课题提出了一种基于柔性高导电率的自支撑石墨烯薄膜的微带天线阵列，并应用于5G移动通信。石墨烯天线阵列具有可比拟金属天线的良好性能，且更为轻质。这项工作对石墨烯材料的应用领域扩展和下一代移动通信的发展都具有重要意义。