石墨烯超材料
自动镀膜机

石墨烯是世界上最薄但最坚硬的纳米材料，具有极其广泛的光学吸收，覆盖了从可见光到微波波长的光的波长范围。它的光学特性是无色散的，也就是说，在任何波长下的吸收率都是相同的2.3%。同时，它具有非常高的导热性（5300 W/m-K），电阻率仅约为10-6Ω-cm，低于铜或银，是目前世界上最小的电阻材料。因此，它被认为是未来发展更薄、导电性更好的下一代电子或光学元件的关键材料，其应用包括平面和超薄透镜、透明触摸屏、光学面板，甚至太阳能电池。

然而，大规模生产石墨烯薄膜远非易事，需要极其复杂的工艺和昂贵的真空设备，而且仅限于在特定的基材（如铜）上生产单层石墨烯。当在应用中需要将石墨烯转移到其他衬底（如硅）时，转移过程很复杂，需要多个步骤，同时往往会破坏石墨烯的结构并引入缺陷。

另一方面，在许多应用中（如光学涂层、防锈），其单层的厚度不足以提供所需的有效光学调制或有效保护。因此，多层石墨烯材料的堆叠成为必要。然而，石墨烯材料的简单堆叠会导致石墨化结构的形成，从而失去了单层石墨烯的优良特性。

因此，如何增加石墨烯材料的总厚度，同时保持单层石墨烯的优良特性，就成了一个前所未有的矛盾需求的挑战。

基于上述需求，石墨烯超材料应运而生。石墨烯超材料的设计（如图所示）是通过在单层石墨烯之间插入一种介电材料来保持单层石墨烯的优良特性。此外，利用这种设计，理论上可以将任何厚度的石墨烯材料无限堆叠，以满足所需应用的要求。

作为一种合成材料，石墨烯超材料不仅可以保持单层石墨烯材料的优良特性，还可以通过调整其结构参数，实现传统（或传统）材料所不具备的超常物理特性，对新信息技术、国防工业、新能源技术、微加工技术等产生深远影响。