随着电子设备在商业、工业、医疗和军事等领域的快速发展与应用,由于电磁辐射而造成的电磁干扰问题变得日益严重了。于是,研发高效微波吸收剂成为了当前的一项重要工作。近年来,研究人员做了大量的理论和实验研究工作,希望能够获得具有“涂层薄、密度小、频带宽、强度大”等特点的微波吸收材料。单一类型的吸波材料很难满足这一要求,因而复合型吸波材料的研究逐渐成为一个重要方向。石墨烯具有独特的二维结构,是由碳原子以sp²杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,具有良好的导电性能、优异的机械特性以及高化学稳定性、高比表面积等特点。石墨烯表面可引入丰富的官能团（如-OH、-C=O等）,其他功能材料可以很好地沉积或生长在其表面。石墨烯质量轻、比表面积大,可望用作轻质量微波吸收材料,但是高导电性又限制了石墨烯在这一方面的应用。将具有介电损耗或磁损耗的纳米材料沉积在石墨烯上,形成石墨烯基纳米复合材料,可以极大地改善石墨烯在吸波材料方面的应用。本论文以石墨烯作为负载平台,合成了4种石墨烯基磁性纳米复合材料,研究了纳米复合材料的合成方法及纳米材料在石墨烯上的生长机制,讨论了它们的吸波性能。采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射分析、X射线光电子能谱等技术对所合成的纳米复合材料的形貌和结构进行了表征,采用矢量网络分析仪测定了材料的电磁参数。本论文的主要研究内容和研究结果如下:合成了由石墨烯、Fe₃O₄@Fe核/壳纳米颗粒、ZnO纳米颗粒组成的四元纳米复合材料。其中,Fe₃O₄@Fe核/壳纳米颗粒的直径约为18 nm,Fe₃O₄壳的厚度约为5 nm,ZnO纳米颗粒的直径在2¹0 nm之间。电磁参数测量表明,该复合材料的反射损耗低于–20 dB的带宽高达7.3 GHz,在此带宽范围内,超过99%的电磁波能量被衰减了,此时吸收剂基质中纳米材料的添加量仅为20 wt%。因此,所合成的四元纳米复合材料具有优良的电磁吸收特性,以及“质量轻、吸收带宽”等特点。发展了一种新的方法——种子辅助法,采用这种方法设计合成了三维SiO₂@Fe₃O₄核/壳纳米棒阵列/石墨烯复合结构。其中,SiO₂@Fe₃O₄核/壳纳米棒的长度和直径分别约为60 nm和25 nm,几乎垂直生长于石墨烯的两面。电磁参数测量说明,三维结构具有优异的电磁吸收特性。在石蜡基质中三维结构的添加量为20 wt%,该复合材料可以衰减99%的电磁波。另外,提出了三维纳米结构的生长机制,此方法还可应用于合成其他三维磁性石墨烯纳米结构,拓展了其应用领域。在此基础上,采用种子辅助法成功地将具有顺磁性行为的超薄γ-Fe₂O₃纳米片生长在了石墨烯的表面。其中,纳米片的长度、高度和厚度分别约为140 nm、120 nm和5 nm。电磁参数测量表明,与石墨烯和其他一些磁性纳米材料相比,三维G/γ-Fe₂O₃纳米片阵列具有显著增强的电磁波吸收特性。当厚度为2 mm时,三维G/γ-Fe₂O₃纳米片阵列的最小反射损耗低于–15.2 dB,厚度为4.92 mm时,则低达-64.1 dB。因此,三维G/γ-Fe₂O₃纳米片阵列具有良好的电磁吸收特性,有望应用于电磁吸收领域。以石墨烯为基质,采用一步低温液相合成法,成功地将金属铁、镍合金生长到了石墨烯上。由透射电镜图可以看出,FeNi纳米晶粒均匀地分布在石墨烯的表面,平均粒径小于10 nm。由于石墨烯与金属合金之间的协同效应,G/FeNi纳米复合材料具有优异的电磁吸收性能。G/FeNi纳米复合材料在石蜡基质中的添加量为20 wt%,在吸波剂的厚度为0.45 mm时,其最低反射损耗几乎达到-40 dB;涂层厚度低于1 mm时,在12¹7.5GHz之间其反射损耗低于-20 dB,微波吸收率达到了99%以上,频宽达到了5.5 GHz。相对于G/Fe、G/Ni纳米复合材料,G/FeNi纳米复合材料具有更好的吸波性能。综上所述,为了获得具有“薄、轻、宽、强”特性的吸波材料,本论文采用简单易行的方法可控合成了几种石墨烯基纳米复合结构,所合成的几种复合结构均表现出了比较强的电磁吸收特性。本论文的研究工作不仅为新型材料的设计合成方法提供了新的思路,而且为石墨烯基纳米复合材料在微波吸收领域的应用奠定了理论研究基础。