伴随着电子电器设备的迅速发展和广泛应用,电磁辐射干扰已经成为商业、工业以及军事等领域不可忽视的环境污染问题。鉴于电磁辐射不仅会干扰精密仪器的正常工作,同时也会危害人类健康,因此人们需要借助电磁屏蔽材料来抑制或降低有害的电磁辐射。薄膜和涂层材料由于其重量轻、加工方便、具有良好的灵活性和可控性等特点,被广泛使用于各领域的电磁屏蔽应用中。随着无线网络连接设备的快速发展,便携与可穿戴等电子产品迅速普及,近年来市场对电磁屏蔽薄膜和涂层材料的需求也越来越大。而薄膜和涂层除了要满足所需的电磁屏蔽性能外,还需要配合不同的应用背景去解决很多实际应用相关问题,如力学、火安全、抗雾抗冻以及耐久性使用等问题。因此开发多功能电磁屏蔽薄膜和涂层材料具有重要的实际应用价值。由陶瓷材料碳铝化钛刻蚀-剥离得到的新型二维纳米材料碳化钛（Ti₃C₂T_x）,具有优异的金属导电性,其不仅容易构筑连续的导电通路网络,同时具有良好的成膜性能与柔韧性能。因此,基于Ti₃C₂T_x纳米材料开发面对实际应用场景的多功能电磁屏蔽薄膜与涂层材料,并对其性能进行系统性研究,是本论文的研究重点。本论文中,基于Ti₃C₂T_x为主体的电磁屏蔽填料,首先探究了其与银纳米线在不同的配比、组成与构型等条件下对电磁屏蔽性能的影响。进而结合不同的聚合物基体,通过对电磁屏蔽材料的整体结构与组成等进行针对性的调整与设计,制备了四种不同的电磁屏蔽薄膜与涂层材料,并分别研究其电磁屏蔽、耐火、抗雾抗冻、力学以及耐久性能等方面,从而满足不同的场景使用需求。本文的研究内容具体如下:1.采用刻蚀-剥离的方法,成功地制备了二维剥离化Ti₃C₂T_x纳米片,并将其与一维银纳米线（AgNWs）进行电磁屏蔽性能对比。以纤维素为聚合物基体,采用真空辅助抽滤的方式,制备了一系列贝壳结构薄膜材料,探究了两者在不同比例、组成与构型下的电磁屏蔽效果。研究结果表明:在单独添加Ti₃C₂T_x或AgNWs的情况下,二维Ti₃C₂T_x的片层结构能够在较低含量下率先形成导电网络通路,在1 5%添加量以下,含有Ti₃C₂T_x的薄膜电磁屏蔽性能优于含有同等添加量的AgNWs的薄膜;而随着添加量的升高,AgNWs的导电网络逐渐增强,其电磁屏蔽性能超过Ti₃C₂T_x对应的薄膜;为此,进一步研究两者不同的组合形式对电磁屏蔽性能的影响,在总添加量为50%的情况下,Ti₃C₂T_x与AgNWs的比例分别为4:1、2:1、1:1、1:2、1:4,而两者在薄膜中的共混存在状态的电磁屏蔽性能劣于分层状态,且任意比例的混合状态薄膜的屏蔽性能均低于同等总添加量的Ti₃C₂T_x或AgNWs的薄膜;在此基础上,进一步探究了双组分薄膜分层层数对屏蔽性能的影响,在层数分布为2、4、6、8的情况下,薄膜的电磁屏蔽性能先增加后降低,而最优性能出现在6层时。因此,结果证明二维的Ti₃C₂T_x纳米片在基体中能够在较低添加量下形成导电电磁屏蔽网络,但是一维的AgNWs与二维的Ti₃C₂T_x纳米片在混合状态下并不利于发挥各组分的电磁屏蔽性能,而采取一定层数的分层结构能够有效地增强不同维度导电填料的屏蔽效果,但过度分层会导致屏蔽性能下降。以此结论指导其他章节材料的设计。2.采用分层真空辅助抽滤的方法,以Ca²⁺交联的海藻酸钠-钠基蒙脱土构筑阻燃与力学增强的保护外层,以纯Ti₃C₂T_x纳米片构筑电磁屏蔽芯层,制备了一种具有良好火安全性能的、柔韧的三明治结构电磁屏蔽薄膜材料。这种新颖的设计策略不仅能保持电子器件内部的电磁屏蔽网络,而且能在电子器件发生火灾时起到良好的防火屏障保护作用。研究结果表明:与纯Ti₃C₂T_x层相比,这种夹层膜可以有效地保持电磁屏蔽性能（50.01 dB）,显著提高机械性能（84.4 MPa）,获得优异的防火性能。而同等添加量下的混合薄膜屏蔽效能（SE）值仅为三明治膜的55%。此外,它在80℃的长期热老化以及力学弯折测试下的电磁屏蔽性能十分稳定。因此,这种独特的设计提供了一种新的电磁屏蔽材料制备策略,丰富了其未来在火安全柔性电子领域的应用。3.在透明的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜载体上,采用分层喷涂的方法,将AgNWs导电网络与Ti₃C₂T_x纳米片导电网络依次沉积于其表面,然后通过刮涂的方式,将聚乙烯醇（PVA）和聚苯乙烯磺酸（PSS）混合基体均匀地刮涂于薄膜的外表面,获得一种具有良好抗雾抗冻性能的透明电磁屏蔽薄膜材料。研究结果表明:不同维度的纳米材料导电网络的组合对电磁屏蔽性能有明显的协同效应,并优于纯AgNWs或Ti₃C₂T_x网络。通过调节AgNWs的量（0.05 mg/cm2）和Ti₃C₂T_x的量（0.01 mg/cm2）,可以获得85%的高透过率和理想的EMISE值（30.5 dB）。此外,由于PVA和PSS在外表面具有显著的亲水能力,因此具有优异的防雾、防冻性能。同时作为外保护层,它们对内部导电网络起到良好的保护效果,使其可以承受连续的机械作用。因此,这种透明导电薄膜具有屏蔽效率高、结构简单等优势,在透明柔性电子器件和光学器件等相关领域具有深远的实用与发展前景。4.采用层层自组装的方法,以苎麻布为柔性织物基材,将聚乙烯亚胺与聚磷酸铵分别通过静电作用吸附于其外表面,形成阻燃涂层;然后再通过喷涂的方式,将Ti₃C₂T_x均匀地沉积于阻燃改性的苎麻织物外表面,并可以通过调控Ti₃C₂T_x的负载量,获得不同程度的电磁屏蔽效果;最后,将具有热修复性能的聚己内酯通过浸渍的方式涂布于改性苎麻织物表面,获得具有热修复性能的阻燃电磁屏蔽柔性织物材料。研究结果表明:这种膨胀型阻燃涂层具有良好的阻燃效果,12%的阻燃剂添加量即可使其热释放速率峰值（pHRR）降低68.5%,且能够顺利通过垂直燃烧测试。随着Ti₃C₂T_x含量的增加,织物表面电导率逐步提高,电磁屏蔽性能也随之提高。当表面Ti₃C₂T_x负载量为1.2 mg/cm2时,电磁屏蔽性能可达到35.0dB,屏蔽效率达到99.9%,足够达到商用性电磁屏蔽织物要求。其外层聚己内酯涂层赋予织物良好的热修复性能,一旦织物被意外划破,其断口在60℃下只需10分钟便可以快速愈合,屏蔽性能可以高效恢复,且断口愈合处拉伸力学强度可达到13 MPa。同时,这种外保护层可以有效维持电磁屏蔽性能,使其在长久弯折使用条件下仍能保持良好的屏蔽效果。这种便捷高效的涂层制备工艺,极大的拓宽了电磁屏蔽柔性织物材料的制备与研究,赋予了电磁屏蔽织物更多的实用功能。5.采用浸渍/烘干的方法,将Ti₃C₂T_x均匀地沉积于纯苎麻织物表面,然后采用手工铺层的方法,将Ti₃C₂T_x涂层处理的苎麻织物与纯苎麻织物一起作为增强纤维,与聚磷酸铵混合的室温固化环氧树脂胶粘于一体,再通过真空袋抽压法制成高强、阻燃、电磁屏蔽的纤维增强复合材料。研究结果表明:Ti₃C₂T_x涂层在复合材料内部仍能发挥较好的屏蔽效果,当芯层Ti₃C₂T_x负载量为1.2 mg/cm2时,其拉伸强度和断裂伸长率可达到51.2 MPa和9.26%,电磁屏蔽性能可达到30 dB以上,满足商用电磁屏蔽复合材料的使用要求。另外,20%的阻燃剂与Ti₃C₂T_x涂层相互配合,具有优异的催化成炭行为,可使其LOI值达到40%,并能达到V0级别。这种芯层屏蔽法的策略,为获得高强、阻燃的电磁屏蔽纤维增强复合材料提供了一种新颖、易操作的方法,可以用于指导设计多功能纤维增强复合材料。