随着电子器件及设备的急剧增加和无线通信技术的快速发展,电磁辐射现象日益增强,引发了一系列严重的社会问题和环境问题,如电磁干扰、电磁信息泄密以及电磁环境污染,研究高性能电磁功能材料显得尤为重要。碳纤维具备优异的导电性能,其制备的聚合物基复合材料具备良好的电磁屏蔽性能,然而传统的碳纤维聚合物复合材料是运用挤出、注射或者压塑成型等方法加工,一方面会造成纤维的取向分布,或纤维与聚合物共混时造成纤维断裂提高渗流阈值,另一方面不适合制备大面积薄层电磁功能材料。本文运用造纸法技术制备出具备稳定导电网络结构的（镀镍）碳纤维薄毡,利用复合材料液体成型方法制备（镀镍）碳纤维环氧树脂复合材料,研究纤维含量、多层以及夹层结构对电磁屏蔽性能的影响,制备出（镀镍）碳纤维玻璃纤维混杂复合材料,利用玻璃纤维调控混杂复合材料的电磁参数及吸波性能;采用多尺度设计的思想制备（镀镍）碳纤维/MWCNTs/环氧树脂复合材料以及碳纤维/Fe₃O₄ NPs/环氧树脂复合材料,研究宏观导电网络结构与导电性以及磁性纳米粒子之间的多尺度复合对复合材料屏蔽性能的影响并揭示了电磁损耗微观机制,同时为降低二次反射污染,设计了一种吸收层+反射层的双层结构复合材料并研究了其反射系数及屏蔽性能;在空心玻璃微珠（HGMs）上化学镀Ag制备出轻质导电粒子Ag@HGMs,利用Ag@HGMs调控碳纤维复合材料的密度以及电磁屏蔽性能,得到了比屏蔽效能高的轻质屏蔽复合材料;利用CST电磁仿真分析了碳纤维复合材料FSS电磁传输特性的影响因素,获得了复合材料FSS的电磁传输规律,并通过自由空间法进行了实验验证,得出的主要结论如下:（1）碳纤维环氧树脂复合材料在X波段（8.2¹2.4 GHz）的总屏蔽效能SE_T随着碳纤维含量以及碳纤维毡层数的增加而增大,其以吸收损耗SE_A的增加为主,SE_A主要来自于介电损耗;夹层结构设计可显著提高复合材料的屏蔽性能,屏蔽效能最高可达74.7 dB。玻璃纤维在碳纤维/玻璃纤维混杂环氧树脂复合材料中起到调控电磁参数以及吸波性能的作用,吸波性能研究表明混杂复合材料的最小反射系数为-31.8 dB。（2）镀镍碳纤维环氧树脂复合材料的总屏蔽效能SE_T随着镀镍碳纤维含量的增加而增大,其以吸收损耗SE_A为主,SE_A主要来自于介电损耗以及磁损耗,夹层复合材料的屏蔽效能最高可达93.1 dB。碳纤维表面化学镀镍增加了磁损耗以及阻抗匹配特性,从而提高了镀镍碳纤维/玻璃纤维混杂环氧树脂复合材料的吸波性能,复合材料的最小反射系数为-43.5 dB。（3）导电性纳米粒子f-MWCNTs起到架通（镀镍）碳纤维的导电“桥梁”作用,提高了（镀镍）碳纤维环氧树脂复合材料的总屏蔽效能SE_T,SE_T的增加主要来自于SE_A的增加。设计了一种玻璃纤维/f-MWCNTs/环氧树脂+碳纤维/f-MWCNTs/环氧树脂双层结构复合材料,玻璃纤维/f-MWCNTs/环氧树脂复合材料的吸波性能研究表明其最小反射系数为-28.7 dB,低于-10 dB的带宽为3.7GHz,双层结构设计能够提高复合材料电磁屏蔽效能的同时降低表面反射系数,可防止二次反射污染。（4）磁性纳米粒子Fe₃O₄ NPs的加入提高了复合材料的磁性能以及阻抗匹配特性,碳纤维/Fe₃O₄ NPs/环氧树脂复合材料的总屏蔽效能SE_T和吸收损耗SE_A均随着Fe₃O₄ NPs含量的增加而增大,而反射损耗SE_R减少,总屏蔽效能SE_T的增加主要取决于吸收损耗SE_A的增加,吸收损耗SE_A主要来自于介电损耗以及磁损耗。设计了一种玻璃纤维/Fe₃O₄ NPs/环氧树脂+碳纤维/Fe₃O₄ NPs/环氧树脂双层结构复合材料,玻璃纤维/Fe₃O₄ NPs/环氧树脂复合的吸波性能研究结果表明其最小反射系数为-43.5 dB,低于-10 dB的带宽为3.9 GHz。（5）轻质导电粒子Ag@HGMs在碳纤维复合材料中起到了降低材料密度以及完善碳纤维导电网络结构的双重作用,提高了复合材料的比屏蔽效能。碳纤维/Ag@HGMs/环氧树脂复合材料的电导率随着Ag@HGMs含量的增加而增大,最高可达265.5 S/cm,Ag@HGMs与碳纤维具备协同导电效应;碳纤维/Ag@HGMs/环氧树脂复合材料的比屏蔽效能随着Ag@HGMs含量的增加而提高,最高可达128.8 dB·cm³/g。（6）十字贴片型碳纤维复合材料带阻FSS仿真模拟结果表明:复合材料FSS的电磁传输性能如谐振频率、-5 dB带宽和最大传输损耗取决于十字单元的臂长和臂宽、周期、介质基板的介电性能和厚度、单元贴片厚度等。基于仿真得到FSS传输性能与各参数之间的变化规律,设计了一种碳纤维复合材料FSS,测试结果与模拟结果吻合度较高,验证了碳纤维复合材料FSS较好的应用价值。