本实用新型涉及一种基于三维石墨烯薄膜的增强红外吸收器件，该器件包括衬底、侧壁、顶壁、石墨烯薄膜、微结构层，微结构层由周期排布的微结构构成，衬底、侧壁和顶壁构成微流通道，石墨烯薄膜和微结构层置微流通道内，石墨烯薄膜置于微结构上，石墨烯薄膜为波浪形。应用时，微流通道中流过待测液体，通过测试液体中所含物质的红外吸收光谱，获得所含物质的化学成分和结构等信息。由于在激发光作用下，波浪形石墨烯薄膜上不同高度的位置具有相位差，该位相差增强了石墨烯薄膜上表面等离激元共振，更有利于增强液体所含物质的红外吸收，本实用新型具有灵敏度高等优点。