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碳纤维增强复合材料(CFRP)日益增长的需求量和废料量使碳纤维的回收利用问题进入人们的视线。回收得到的再生碳纤维(rCF)具有与原始碳纤维(vCF)相媲美的各项性能,因此如何实现rCF在二次利用时价值、性能最大化是碳纤维回收再利用生态中一个非常重要的课题。将蓬松状的rCF进行取向可以制备出力学性能优异的回收碳纤维取向毡(rSCFs)增强复合材料,而rSCFs优异的导电性、低辐射线吸收特性、极好的振动阻尼性、抗蠕变和抗疲劳性能等,使其在电磁屏蔽材料领域有很大的应用潜能。本文采用冷冻干燥方法在rSCFs骨架上搭建碳纳米管(MWCNT)导电网络制备了高导电回收碳纤维取向毡(MWCNT@rSCFs),采用柠檬酸溶胶法将四氧化三铁纳米粒子(FeNPs)负载在rSCFs上制备了高磁性回收碳纤维取向毡(FeNPs@rSCFs),在此基础上制备了具有磁芯-导电壁双重损耗结构的多尺度回收碳纤维取向毡(FeNPs-MWCNT@rSCFs),系统研究了 rSCFs、MWCNT@rSCFs、FeNPs@rSCFs、FeNPs-MWCNT@rSCFs复合材料的电磁屏蔽性能及屏蔽机制,为rSCFs电磁屏蔽材料的可控制备及高电磁屏蔽性能的实现提供理论依据和基础数据。(1)研究了 rSCFs的含量、取向结构对多层rSCFs增强复合材料电磁屏蔽性能的影响。研究发现,rSCFs复合材料电导率受rSCFs含量影响表现出明显逾渗行为,当rSCFs含量小于渗流阈值11.26 wt.%时,rSCFs复材的电磁屏蔽机制中吸收占主导地位,而当rSCFs含量大于渗流阈值时,反射占主导地位;受rSCFs取向结构影响,rSCFs复材电磁屏蔽效能呈现明显各向异性,垂直结构的总电磁屏蔽效能比平行结构高出31%,探究了取向结构对材料电磁屏蔽性能影响机制。(2)基于冷冻干燥方法在rSCFs骨架上搭建了 MWCNT导电网络,研究了 MWCNT导电网络与材料电性能、电磁屏蔽性能的关联规律。采用扫描电镜(SEM)、接触角测试等手段对MWCNT导电网络形貌及其在复合材料中结构保持情况进行了表征,结果表明所制备的MWCNT导电网络可以在环氧树脂浸渍中保持稳定;采用矢量网络分析(VNA)对不同MWCNT含量的MWCNT@rSCFs的电磁屏蔽性能进行了测试,研究发现随着MWCNT的含量增大,MWCNT@rSCFs的总电磁屏蔽效能由31 dB提升至46dB,屏蔽效能提升48%,当碳纳米管的质量分数达到1wt.%时MWCNT@rSCFs的反射效能达到最大值,探究了 MWCNT导电网络对MWCNT@rSCFs电磁屏蔽效能影响机理,证明MWCNT导电网络可以显著提高材料对电磁波的反射能力。(3)基于柠檬酸溶胶法将FeNPs负载在rSCFs上制备了 FeNPs@rSCFs,研究了不同FeNPs负载量对FeNPs@rSCFs电磁屏蔽效能、电磁屏蔽系数的影响规律。研究发现,FeNPs@rSCFs的吸收效能随FeNPs负载量的增大而增大,由23dB提高至33dB,提升了 43%,电磁波吸收系数提高至0.2左右,探究了 FeNPs提高FeNPs@rSCFs吸收效能的影响机理,发现FeNPs的涡流损耗是最主要的磁损耗机制。(4)通过两步法制备了具有磁芯-导电壁双重损耗结构的FeNPs-MWCNT@rSCFs,研究了 FeNPs、MWCNT导电网络对电磁屏蔽效能、电磁屏蔽系数、电磁弛豫的影响规律。研究发现,通过双重损耗设计,材料的总屏蔽效能由31dB提高至56dB,提升了 80%;反射效能由8 dB提高至23 dB,提升了 187%;吸收效能由24 dB提升至35 dB,提升了 46%,同时提高了 rSCFs对电磁波的反射和吸收性能;探究了双重损耗结构在电磁屏蔽中的协同作用机制,FeNPs与MWCNT导电网络共同构成的芯鞘结构使电弛豫、磁弛豫现象数量大大增加,建立了使用rSCFs制备高反射高吸收效能电磁屏蔽材料的方法。