随着电磁屏蔽材料在实际应用中,轻质高效等要求标准的不断提升。相对于金属基电磁屏蔽材料而言,聚合物基石墨烯复合材料在电磁屏蔽领域有许多优点,例如密度小、耐腐蚀性好、易于加工成型、柔韧性好以及可控可调的电磁屏蔽性能等。由于石墨烯具有高电导率和特殊的二维层状纳米结构,相互搭接易形成连续的导电网络结构,在基础研究和应用研究领域,石墨烯及其改性衍生物,是性能优异的电磁屏蔽功能化填料。针对金属基电磁屏蔽材料密度大和难以加工成型等缺点,本文以不同层数的石墨烯和掺杂改性石墨烯为电磁屏蔽功能化填料,以轻质的聚合物材料为基体,制备并探究了聚合物基石墨烯复合材料在超高频(1-12 GHz)电磁屏蔽方面的应用。不同层数的石墨烯在聚合物基体中形成连续的导电网络结构是聚合物基复合材料具备电磁屏蔽性能的重要条件。通过不同的合成方法有效调控不同层数石墨烯功能化填料在聚合物基体中的均匀分散以及形成连续的导电网络结构,以达到预定的电磁屏蔽性能。通过对所得复合材料的导电性能、形貌结构和电磁屏蔽性能及热性能进行分析,探索聚合物基复合材料的结构特征和电磁屏蔽性能之间的联系及其规律,探究不同层数石墨烯对聚合物基复合材料电磁屏蔽性能的影响,以及该类复合材料的简便有效的制备方法。本文的研究内容具体如下:(1)采用原位化学还原方法,以水性聚氨酯(WPU)为聚合物基体,以二乙烯二胺(DETA)为还原剂和氮掺杂剂,在水相体系中对氧化石墨烯(GO)进行原位化学还原,成功制备了氮掺杂石墨烯/水性聚氨酯(NRGO/WPU)复合材料。研究结果表明:DETA对GO实现了同步的化学还原和氮掺杂功能化;NRGO在WPU基体中分布均匀,并形成了连续的网络结构;随着NRGO含量的增加,复合材料的导电性能和电磁屏蔽性能有明显增强;当NRGO含量达到12 wt%时,复合材料的电导率达到0.08 S/cm,同时对应的电磁屏蔽性能达到28.3 dB。此外,NRGO/WPU复合材料具有良好的热稳定性能。(2)采用水蒸汽诱导相分离(WVIPS)方法,以聚偏氟乙烯(PVDF)为聚合物基体,以少层石墨烯(FGS)为电磁屏蔽功能化填料,成功制备了少层石墨烯/聚偏氟乙烯(FGS/PVDF)复合材料。研究结果表明:利用WVIPS方法实现了 FGS在PVDF基体中的均匀分布以及形成连续的网络结构;随着FGS含量的增加,复合材料的导电性能和电磁屏蔽性能有明显增强。当FGS含量达到15 wt%时,复合材料的电导率达到1.68 S/cm,同时对应的电磁屏蔽性能(10 GHz)达到45.6 dB。FGS/PVDF复合材料具有良好的热稳定性能。此外,WVIPS技术是一种简便、新颖、有效的制备FGS/PVDF复合材料的方法,也可用于FGS与其他聚合物基体复合材料的制备。(3)采用原位本体聚合方法,以有机硅橡胶(PDMS)为柔性聚合物基体,以工业级多层石墨烯(MGS)为电磁屏蔽功能化填料,成功制备了多层石墨烯/有机硅橡胶(MGS/PDMS)柔性复合材料。研究结果表明:MGS/PDMS复合材料具有良好的柔韧性;MGS在PDMS基体中具有良好的均匀分散性,并且形成了连续的导电网络结构;随着MGS添加量增加,柔性复合材料的导电性能和电磁屏蔽性能有明显提升。当MGS含量达到20 wt%时,柔性复合材料的电导率达到0.12 S/cm,同时对应的电磁屏蔽性能(10 GHz)达到21.4 dB。MGS/PDMS复合材料具有良好的热稳定性能。此外,该制备工艺是一种简便而有效的制备MGS/PDMS柔性复合材料的方法,丰富了柔性电磁屏蔽复合材料的制备及研究。