毫米波天线的设计研究作为5G通信领域的关键研究内容及重点发展方向,在拓展频谱带宽、提高数据容量、优化通信质量以及丰富应用场景等方面都具备极大的研究价值。微带天线由于具备低剖面、小体积、轻质量、低成本以及易于制造及与其他模块化电路集成的优势,在卫星通信、移动通信、雷达探测、气象检测以及生物传感等诸多领域实现了广泛的应用。在5G毫米波通信领域,微带天线受限于自身结构特性以及金属导体材料特性,存在带宽较窄、辐射效率较低、损耗较高以及柔韧性能较差的劣势,限制了其在多领域、多层次、多角度的实际场景应用。本文基于新型二维MXene纳米材料作为微带天线的导体材料,分别从微带天线辐射机理及二维材料电磁特性参数理论、微带天线单元及阵列模型构建、MXene涂层工艺及图案化处理技术三个方面入手,对MXene材料应用于天线设计及制备领域的可行性进行验证比较分析,旨在改善微带天线在5G毫米波领域存在的实际应用局限。首先从理论可行性角度对MXene材料微带天线的设计进行深入解析。从微带天线理论入手,论述天线单元电磁辐射特性、馈电方式、线天线与面天线阵列的模型构建与场辐射特性。结合二维材料在天线领域的应用理论基础,厘清二维材料作为天线导体材料的导电机制及关键物化特性参数,为后续将该材料应用于天线设计领域奠定理论基础。之后从天线模型构建角度对MXene材料微带天线的设计进行仿真验证。以传输线结构为基础对模型仿真中采用的MXene材料特性电磁参数与尺寸参数进行预设仿真实验,后续基于天线单元与功分结构馈电网络模型构建,分别采用MXene材料参数与金属铜材料参数实现了1×4基本天线阵列、1×4加载U形槽天线阵列、1×4加载寄生贴片天线阵列以及2×2加载U形槽天线阵列四种阵列天线的模型建立以及优化仿真,并对两种参数的阵列天线性能进行综合比较分析。最后从天线实物制备角度对MXene材料微带天线的设计进行测试分析。基于涂层处理工艺完成了具备高电导率、高均一性、高致密性以及高稳定性的MXene薄膜的制备。完成了基于铜参数的两款宽带毫米波天线阵列的实物制备与测试分析。分析了三种可实现基于MXene材料的微带天线制备方式,并最终选用基于喷涂与激光切割图案化处理结合的天线制备方案,实现了两款基于MXene材料的毫米波微带天线阵列制备。