材料特性决定应用。为了将碳纳米管和石墨烯应用于微波毫米波领域,本论文研究了水平排列多壁碳纳米管薄膜在微波频段的各向异性导电特性、石墨烯在微波频段的导电特性,并探讨了石墨烯在X波段的一些应用。本论文首先实验研究了水平排列多壁碳纳米管(HA-MWCNTs)薄膜材料在Ku,Ka以及Q波段的各向异性导电特性。实验样品采用化学气相沉淀法(CVD)结合机械滚轧法制备；样品的拉曼光谱表明滚轧过程未破坏碳纳米管分子结构,SEM指出碳纳米管取向基本一致；通过对比三明治和封闭式波导实验结构发现,封闭式波导结构可有效的避免能量泄漏,因而被用来进行样品的S参数测试；考虑到样品是由碳纳米管薄膜,聚酰亚胺薄膜以及泡沫构成的多层结构,传统的Nicolson-Ross-Weir (NRW)算法无法用来直接提取碳纳米管薄膜的电导率,因此我们从实验结构的信号流图出发,发展了基于测试S参数的样品复面电导率提取算法并验证了算法的正确性。基于该方法的提取结果表明,样品具有一定的各向异性导电特性；同时,样品复面电导率的实部在测试频段内几乎不随频率变化,而虚部随频率线性增加,因而,样品在物理上可视为一个RC并联电路。为了表征提取结果的不确定度,还基于测试系统误差和物理参数误差进行了误差分析,结果表明轴向电导率的准确度要优于周向电导率。其次,研究了单层石墨烯在微波频段(1-10GHz)的导电特性。为了满足微波毫米波应用对石墨烯样品尺寸的需求,采用CVD方法制备了单层石墨烯样品,并通过分析选取接触法对石墨烯进行S参数测量,设计了共面波导作为实验夹具。在对样品进行射频测试时,其结果不可避免的包含了夹具寄生参数的影响,本文采用去嵌入算法校除测试S参数中共面波导寄生效应的影响,获得样品的阻抗分布。提出由一个RL串联电路和两个RC并联电路构成的石墨烯样品等效电路模型,并与样品的阻抗分布进行参数拟合,得到石墨烯的面阻抗。结果表明,石墨烯样品在测试频段内感性较弱,呈电阻性,验证了Kubo公式的结论,且其阻值与文献中直流、太赫兹以及光学频段的测试值较为一致。结果还指出,石墨烯与测试采用的金电极接触电阻远小于石墨烯的电阻,表明接触法可有效的用于测试石墨烯样品。最后,基于石墨烯薄膜尝试研究X波段微波吸波体和微带天线。对于微波吸波体,在理论方面,通过仿真验证了石墨烯构建可控Salisbury屏微波吸波体的可行性,结果表明当石墨烯面阻抗发生变化时,结构的吸波效果会发生明显变化；在实验方面,通过构建石墨烯类FET结构实现了石墨烯面电阻的控制,并基于此结构设计加工了Salisbury屏,弓形法测试结果表明该Salisbury屏不仅能有效的吸收微波能量,且吸收率可通过调节石墨烯面电阻来进行控制。对于石墨烯微带天线,仿真结果表明当用石墨烯薄膜替代微带天线中的金属辐射贴片时,改变石墨烯的阻抗会使天线的回波和辐射方向图产生较大变化。但在石墨烯天线的实验测试中,由于石墨烯的阻抗变化较小,未观察到较为明显的回波变化。