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碳纤维增强碳和碳化硅双基体(C/C-SiC)复合材料保留了C/C复合材料低密度、高比强等特性，并具有更优异的抗氧化性能，在空间光机、刹车制动及航天航空等领域应用广泛。但随着高频高速5G时代的到来，各种高技术装备对C/C-SiC复合材料提出了更高的要求，希望其具有更长的服役寿命，强度更高，密度更低，并兼具良好的电磁屏蔽等功能特性，实现结构功能一体化。在C/C-SiC复合材料中增加SiC可以提高材料的抗氧化性，但其含量增加往往会削弱材料电磁屏蔽性能。因此，本文提出在SiC中添加高比表面积、高导电率的还原氧化石墨烯(rGO)，在保持其抗氧化性能的同时，改善SiC的电导、电磁屏蔽性能，进而实现C/C-SiC复合材料综合性能的提高。
本文以含氧化石墨烯(GO)的聚碳硅烷-四氢呋喃溶液作为浸渍液，采用浸渍裂解(PIP)工艺将rGO改性SiC与表面经热解碳(PyC)保护处理后的碳纤维布复合，再利用化学气相渗透(CVI)工艺致密化碳布叠层预制体制备rGO-C/C-SiC复合材料。系统研究了rGO浓度、PIP次数、CVI沉积时间及PIP-SiC与CVI-PyC交替次数对复合材料力学、抗氧化、电导和电磁屏蔽性能的影响，揭示了结构功能一体化rGO-C/C-SiC复合材料的组分-结构-性能关联机制。本文主要研究内容和结论如下：
(1)rGO含量对C/C-SiC复合材料性能影响规律研究。结果表明：随rGO含量增加，复合材料的弯曲强度、电导率和电磁屏蔽效能均先增加后减少。同样品A(GO：PCS=0wt.%)相比，样品C(GO：PCS=2wt.%)的抗弯强度增大28%，达251.67±20.21MPa。此外，样品C(GO：PCS=2wt.%)的电导率和电磁屏蔽效能也是最优的。增加的极化损耗和导电损耗使厚度不足1mm的样品C(GO：PCS=2wt.%)在X波段的平均SET高达45dB。但样品D(GO：PCS=5wt.%)由于rGO发生了团聚，各性能较样品C(GO：PCS=2wt.%)有所下降。
(2)PIP次数和CVI沉积时间对rGO-C/C-SiC复合材料性能影响规律研究。通过恒升温速率氧化测试，发现rGO-C/C-SiC复合材料的抗氧化性能随PIP次数的增加逐渐增强。同样品PIP-1相比，样品PIP-5的起始氧化温度，氧化速率峰值温度和氧化终止温度分别提高了68℃，85.8℃和46.7℃。另外，等温氧化测试表明PIP-5的氧化表观活化能比PIP-1更高。rGO-C/C-SiC复合材料的弯曲强度和电磁屏蔽效能随PIP次数的增加呈先增加后减小趋势。在相同PIP次数下，CVI沉积时间增加复合材料的电导率和电磁屏蔽效能增大。
(3)CVI-PyC与PIP-SiC交替次数(n)对rGO-C/C-SiC复合材料性能影响研究。通过改变rGO改性SiC与PyC两种基体的交替制备次数，制备了不同微结构rGO-C/C-SiC复合材料。结果表明，随n的增加，复合材料的力学性能有所下降，n为4的(SiC1-PyC10h)4样品的弯曲强度和断裂韧性最小，为130±15.52MPa和6±0.6MPa·m1/2。但复合材料的电导率和电磁屏蔽效能均随n增加而增大。与(SiC4-PyC40h)1相比，(SiC1-PyC10h)4的电导率提高了53%，在X波段的平均SET提高了10dB，达41dB。
本文以含氧化石墨烯(GO)的聚碳硅烷-四氢呋喃溶液作为浸渍液，采用浸渍裂解(PIP)工艺将rGO改性SiC与表面经热解碳(PyC)保护处理后的碳纤维布复合，再利用化学气相渗透(CVI)工艺致密化碳布叠层预制体制备rGO-C/C-SiC复合材料。系统研究了rGO浓度、PIP次数、CVI沉积时间及PIP-SiC与CVI-PyC交替次数对复合材料力学、抗氧化、电导和电磁屏蔽性能的影响，揭示了结构功能一体化rGO-C/C-SiC复合材料的组分-结构-性能关联机制。本文主要研究内容和结论如下：
(1)rGO含量对C/C-SiC复合材料性能影响规律研究。结果表明：随rGO含量增加，复合材料的弯曲强度、电导率和电磁屏蔽效能均先增加后减少。同样品A(GO：PCS=0wt.%)相比，样品C(GO：PCS=2wt.%)的抗弯强度增大28%，达251.67±20.21MPa。此外，样品C(GO：PCS=2wt.%)的电导率和电磁屏蔽效能也是最优的。增加的极化损耗和导电损耗使厚度不足1mm的样品C(GO：PCS=2wt.%)在X波段的平均SET高达45dB。但样品D(GO：PCS=5wt.%)由于rGO发生了团聚，各性能较样品C(GO：PCS=2wt.%)有所下降。
(2)PIP次数和CVI沉积时间对rGO-C/C-SiC复合材料性能影响规律研究。通过恒升温速率氧化测试，发现rGO-C/C-SiC复合材料的抗氧化性能随PIP次数的增加逐渐增强。同样品PIP-1相比，样品PIP-5的起始氧化温度，氧化速率峰值温度和氧化终止温度分别提高了68℃，85.8℃和46.7℃。另外，等温氧化测试表明PIP-5的氧化表观活化能比PIP-1更高。rGO-C/C-SiC复合材料的弯曲强度和电磁屏蔽效能随PIP次数的增加呈先增加后减小趋势。在相同PIP次数下，CVI沉积时间增加复合材料的电导率和电磁屏蔽效能增大。
(3)CVI-PyC与PIP-SiC交替次数(n)对rGO-C/C-SiC复合材料性能影响研究。通过改变rGO改性SiC与PyC两种基体的交替制备次数，制备了不同微结构rGO-C/C-SiC复合材料。结果表明，随n的增加，复合材料的力学性能有所下降，n为4的(SiC1-PyC10h)4样品的弯曲强度和断裂韧性最小，为130±15.52MPa和6±0.6MPa·m1/2。但复合材料的电导率和电磁屏蔽效能均随n增加而增大。与(SiC4-PyC40h)1相比，(SiC1-PyC10h)4的电导率提高了53%，在X波段的平均SET提高了10dB，达41dB。