随着电气电子设备的发展,高效电磁屏蔽材料的需求变得越来越紧迫。通常优先选用轻质、高强、高导电和耐腐蚀性强的多功能碳材料作为屏蔽体。然而工业化的快速发展,对生态环境造成了恶劣的影响。因此,可再生、环保、廉价的生物材料越来越受到欢迎,成为代替或者部分代替化石资源和化学原料的理想材料。本文主要围绕三维多孔的天然丝瓜络作为有效的碳原料来制备电磁屏蔽复合材料,并同时结合其它纳米颗粒提高复合材料的综合性能(抗压、耐温和隔热等),为其在实际环境中的应用提供基础。在第一部分工作中,将碳化丝瓜络纤维(CLF)和石墨烯纳米片(GNP)与聚醚醚酮(PEEK)基体相结合制备了高效的电磁屏蔽复合材料。CLF和GNP的有效结合构建了三维多界面导电网络,使得在X波段区域复合材料展现了良好的电磁屏蔽性能。当添加9 wt%CLF和2.5 wt%GNP时,复合材料的平均总屏蔽效能值达到了 27.1 dB。此外,所制备的复合材料还具有优异的机械性能和热稳定性。当CLF含量为3 wt%时,其GNP/CLF3/PEEK复合材料的压缩强度达到1 14.6MPa,并且所制备的复合材料的10%质量损失温度都达到了 550℃,具有较强的耐温性。在第二部分工作中,通过化学镀的方法在CLF的表面上成功地包覆了一层镍(Ni@CLF)以提高生物碳的导电性,并利用细胞破碎仪将多壁碳纳米管(MWCNT)均匀地分散在PEEK基体中。Ni@CLF和MWCNT所构建的三维导电网络更加有利于复合材料衰减入射电磁波,结果显示含有18 wt%Ni@CLF的MWCNT/Ni@CLF/PEEK复合材料的电导率达到了2.101 S/m,最大屏蔽效能值为48.1 dB。而且,该复合材料还表现出超强的抗压性能,抗压强度和模量分别达到了 145.6 MPa和2.54 GPa,综合性能得到有效改善。在第三部分工作中,实现了整体碳化丝瓜络的自支撑使用,成功地制备了具有高抗弯强度和良好隔热性的碳化硅晶须包裹的碳化丝瓜络海绵(SCLS)电磁屏蔽复合材料。2.5 mm厚的SCLS可达到22.3 S/m的电导率和68.4 dB的电磁屏蔽效能值,在已知报道的相同厚度的多孔屏蔽材料中具有极强的竞争力。这种出色的性能源自丝瓜络海绵的天然三维多孔骨架和碳化硅晶须的协同作用。更重要的是,SCLS提供的8.4 MPa的抗弯强度使它们有希望直接应用于实际环境。此外,碳化丝瓜络海绵表现出类似聚合物的隔热性,在300℃时导热率仅为0.226 W/(m·K)。在第四部分工作中,为了进一步提高碳化丝瓜络海绵的力学强度和导电性,利用CVD技术在碳化丝瓜络海绵上成功地镀上了不同厚度的碳层,并且与定向排列的MXene气凝胶相结合制备了高性能的电磁屏蔽复合材料。CVD镀碳的碳化丝瓜络海绵骨架最大的压缩强度和模量分别达到了 0.939 MPa和10.881 MPa,并且电导率达到了 28.34 S/m。所制备的复合材料最大的电导率达到了 55.99 S/m,最佳的平均总电磁屏蔽效能值为70.0 dB。综上所述,天然丝瓜络是一种优异的生物碳材料,与其它功能性材料结合所制备的复合材料展现了良好的导电性、电磁屏蔽性能、力学性能和热稳定性。因此,多孔的碳化丝瓜络在电磁屏蔽领域具有巨大的潜在应用价值。