电磁屏蔽材料随着电磁波的应用而产生,被广泛应用于军事隐身、先进电子设备电磁屏蔽和民用通信保护等各个领域。近年来,互联网时代进一步发展,人们对电子设备产生了空前的依赖,造成电子设备使用的泛滥。随之产生的大量电磁波充斥在人们赖以生存的环境中,影响人们的正常生活。如今,新一代电磁探测技术(太赫兹)的进一步开发与应用对电磁屏蔽的研究提出了新的挑战,电磁屏蔽材料已往高效能、宽频率、轻质、高强度的方向发展。然而传统的单一金属基、聚合物基电磁屏蔽材料无法满足需求。因此,开发具有高强的电磁抗干扰屏蔽性能和低密度的轻质电磁屏蔽材料是电磁屏蔽研究领域的热点,对提高电磁屏蔽材料的应用效果具有重大意义。石墨烯具有超高的比表面积和导电性,在电磁屏蔽应用方面显示出巨大的潜力。以石墨烯为基体制备的三维石墨烯结构——石墨烯泡沫既能充分发挥石墨烯特有的物理化学性质,又能够进一步降低电磁屏蔽体的密度,提高电磁屏蔽的电磁屏蔽性能,为新一代电磁屏蔽材料提供了新的发展空间。本论文利用改良Hummer法制备了 GO,并以自制的氧化石墨烯为原料,利用自组装的方法合成了具有较强弹性、较大比表面积的介孔还原氧化石墨烯(rGO)气凝胶;利用溶胶凝胶法制备了还原氧化石墨烯/石墨烯纳米片层/聚乙烯醇(rGO/GNS/PVA)复合泡沫材料,通过调控还原氧化石墨烯/石墨烯片层的含量得到了能够满足商用的rGO/GNS/PVA复合泡沫材料。具体研究内容如下:1、利用改量Hummer法制备,对鳞片石墨烯进行氧化获得氧化石墨烯(GO)片层,对GO片层进行了形貌表征,并表征了 GO片层结构及官能团,确定制备得到了具有片层结构的GO浆。2、采用自制的GO作为原料,通过溶剂置换、水热合成、冷冻干燥、退火处理制备获得了 rGO气凝胶。采用SEM表征证明了 rGO气凝胶具有连续的互连网状结构,利用BET测试表征了 rGO气凝胶表面积和孔径,并利用XRD、FTIR和Raman测试表征证明GO得到还原,最终获得了 rGO气凝胶;此外,本课题还进一步研究了退火温度对rGO气凝胶的结构的影响,发现随着退火温度与GO的还原度呈现一定范围内的正相关性。3、采用溶胶凝胶法合成制备了 GO/GNS/PVA复合泡沫材料,经热处理过程的复合泡沫不仅对GO组分进行了还原获得了 rGO片层,而且在热处理过程中PVA发生了脱羟反应、脱羧反应等复杂反应过程,增加了材料的导电和传热性能。采用SEM表征方法对rGO/GNS/PVA复合气凝胶的微观结构进行表征发现,制备得到的复合泡沫具有互连的三维网络结构,增加了声子的散射以及载流子的迁移使得复合泡沫的导热、导电性能进一步提升;我们通过控制rGO/CNS的含量探究其含量对复合泡沫的导热性能、导电性能以及电磁屏蔽效能的影响。发现随着rGO/GNS的增加,材料的传热、导电以及电磁屏蔽效能均得到了不同程度的增加,特别是当rGO/GNS的含量增加到24 wt%时,4mm厚的复合泡沫的电磁屏蔽效能达到46.8 dB,这远远超出了商用标准的要求。