填料的性质及其在聚合物基体中的分布状态是获得高性能电磁屏蔽复合材料的关键所在。目前,仅通过单一损耗模式衰减电磁波的材料,已经不能满足新型电磁屏蔽材料发展的需求。本论文以制备高性能电磁屏蔽复合材料为目标,采用构建核壳填料结构、填料杂化复配以及多层次分布结构复合材料的方法,系统地研究了所制备不同类型复合材料结构与性能的关系,探索了不同结构复合材料的电磁屏蔽机理。具体内容包括:(1)以获得具有磁电双重损耗作用的功能填料粒子为目标,选取石墨纳米片(GNP)为内核,采用化学镀的方法在其表面修饰磁性金属镍(Ni),成功制得核壳结构Ni@GNP功能粒子,并考查了这种核壳结构功能粒子的性能及其电磁屏蔽机理。结果表明,用化学镀的方法可以成功构建核壳结构Ni@GNP功能粒子;所制材料在频率为X波段的电磁屏蔽效能可达57 dB,是施镀基材GNP的1.54倍,显示出优异的电磁屏蔽能力。对材料电磁屏蔽机理的研究表明,附着在GNP表面的磁性镍粒子增加了磁损耗作用,同时核壳之间的界面极化损耗和内部多重反射作用,进一步提升了复合材料电磁屏蔽性能。介电损耗和磁损耗的协同效应是复合材料主要的电磁屏蔽机制,且介电损耗占据主导地位。在此基础之上,本课题还制备了核壳结构镀镍短切碳纤维(Ni@SCF)功能填料,并考查了Ni@GNP和Ni@SCF两种填料对聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的填充改性效果。结果表明,Ni@SCF复合粒子由于保持了纤维较大长径比的优势,其填充的PVB基复合材料的电磁屏蔽效能明显优于Ni@GNP。同时,镀层的表面形态对材料最终的屏蔽效果也有影响。所制镍镀层呈链状结构时,无论是Ni@SCF复合粒子自身还是PVB/Ni@SCF复合材料的导电性、导磁性和电磁屏蔽效能均优于颗粒状结构的情况。核壳结构Ni@碳材料功能粒子结合了核与壳分别两种材料在结构和性能上的优势,在电磁屏蔽领域有良好的应用前景。(2)以考查填料复配和填料取向对聚合物基复合材料电磁屏蔽效能的影响为目的,选用镀镍石墨(Ni-Gr)和短切碳纤维为功能填料,PVB为基体,制备了超薄、柔性PVB/Ni-Gr/SCF电磁屏蔽复合薄膜材料,并研究了其电磁屏蔽效果和作用机理。结果表明,不同几何形状填料的杂化复配可以明显提高复合材料的电磁屏蔽效能。长径比较大的SCF沿流延方向形成明显的取向分布结构,使得PVB/Ni-Gr/SCF复合材料电磁屏蔽效能呈各向异性。质量比为69/29/5的PVB/Ni-Gr/SCF复合材料在垂直和沿着流延方向上的单位厚度下的比屏蔽效能值分别为159 dB/mm和101 dB/mm,显示出优异的电磁屏蔽特性。该复合材料在两个方向之间的电磁屏蔽效能的差异为制备具有超高电磁屏蔽性能的方向选择性的高性能电磁屏蔽复合材料提供了可能,并作为微波屏蔽材料在军事和民用领域显示出巨大的发展潜力。(3)构建符合阻抗匹配-吸波-反射作用的多层次复合材料的研究目标,分别选用镀镍石墨、羰基镍粉(Ni)和镀银铜粉(Ag-Cu)为填料,制备了PVB/Ni-Gr匹配层、PVB/Ni吸收层及PVB/Ag-Cu反射层组合而成的多层次复合膜材料,考查了其电磁屏蔽性能,并对其电磁屏蔽机理进行解析。结果表明,该复合材料具有优异的电磁屏蔽效能。当匹配层、吸收层和反射层的填料含量分别为9 vol%、28 vol%和16 vol%时,复合材料在X波段的电磁屏蔽效能可达103.1 dB,其中吸收损耗所占比例为89.7%。各功能层的协效作用最大限度地满足阻抗匹配和电磁屏波内部衰减的需求,形成了对电磁波的有效屏蔽;同时,填料分散在不同层级的聚合物基体中,避免了在单一基体中难以分散的技术问题。此项研究为新型电磁屏蔽材料的设计和应用提供了有效的基础。