现代雷达探测技术的迅猛发展,极大地提高了飞行器探测系统的搜索、跟踪目标的能力。传统的作战武器系统受到的威胁越来越严重,隐身技术已经成为提高武器系统生存、突防尤其是纵深打击能力的有效手段。在日常生活领域,电磁污染不仅会使电子设备仪器的正常工作受到干扰,长期的电磁辐射也会对人的神经系统、心血管系统、免疫系统、内分泌系统造成影响。作为应用最早也最普遍的涂覆型吸波材料,虽然在一定程度上能够防止电磁波的干扰,但存在着密度大、吸收频带窄、附加重量大、易损耗等问题,大大限制了其应用。为了解决以上问题,本课题提出了将具有介电损耗能力的石墨烯和磁损耗能力的铁氧体相复合制备石墨烯/铁氧体吸波功能体,然后将其加入到聚酰亚胺树脂中通过热压成型法制备三元复合材料。目的是将吸波功能体的高效吸波能力与聚酰亚胺树脂的高透波性、高强度相结合获得一种新型吸波承载一体化复合材料。论文主要针对石墨烯/铁氧体/聚酰亚胺三元复合材料中需要重点解决的吸波单体的制备与电磁性能优化、吸波功能体的制备与吸波性能优化以及三元复合材料的力学性能和吸波性能的匹配等问题进行研究。为了获得电磁性能适中的石墨烯和铁氧体吸波单体,论文首先对石墨烯和铁氧体吸波单体的制备和电磁性能进行了研究。系统探索不同制备方法以及还原程度对石墨烯的电磁性能的影响,同时分析了不同制备方法对铁氧体微观形貌和电磁性能的影响。结果表明水热法制备石墨烯的还原程度比高温还原法制备石墨烯低,且随着热处理温度的升高,高温还原法制备的石墨烯还原程度增加。由于石墨烯表面残留有含氧集团和缺陷,对电磁波的吸收主要依靠介电损耗。通过溶胶凝胶法和水热法分别制备了100~500nm和15~35nm的铁氧体颗粒。铁氧体在低频范围内拥有较高的磁导率,但受Snoek极限的影响,磁导率会随着频率的升高而降低,铁氧体对电磁波的吸收主要依靠磁损耗,其中溶胶凝胶法所得铁氧体的磁损耗略高于水热法得到的铁氧体,其主要磁损耗机制来源于涡流损耗和自然共振损耗。在获得良好电磁性能吸波单体的基础上,采用机械共混法和水热法合成了石墨烯/铁氧体(GH/CNZF)吸波功能体,并探索了制备方法和成分配比对电磁性能的影响及吸波机制。对两种功能体的微观形貌研究表明,机械共混法所得吸波功能体中微米级的铁氧体稀疏地分散在石墨烯表面,且团聚比较严重,而水热法得到的吸波功能体中,大量纳米级铁氧体颗粒较为均匀地分散石墨烯表面;电磁性能的测试结果表明,机械共混法制备的功能体的介电损耗比水热法得到的功能体的介电损耗大,其数值均在0.4以上。机械共混法所得功能体的磁损耗随着频率升高而逐渐下降,而水热法制备功能体在低频出现一个宽大的共振峰,可能原因是纳米颗粒粉末中会有较多的晶格缺陷、夹杂离子以及内应力,导致磁晶各向异性场增加,同时共振峰出现;吸波性能研究表明,机械共混法制备的功能体中GN/CNZF-4的吸波性能最好,在匹配厚度为1.6mm时,其最大反射损耗为-44.8dB,有效吸波频宽为2.7GHz;水热法制备的吸波功能体中GN/CNZF-8的吸波性能最好,在匹配厚度为4.6mm时,其最大反射损耗为-56.1dB,有效吸波频宽为3.2GHz。功能体良好的吸波性能主要归因于具有介电损耗能力的石墨烯和具有磁损耗能力的铁氧体有机结合发挥了协同吸波作用。在获得具有优异吸波性能的吸波功能体后,采用热压法制备石墨烯/铁氧体/聚酰亚胺三元复合材料(GN/CNZF/PI),并系统地研究了制备工艺、石墨烯和吸波功能体含量对材料力学性能的影响。研究表明适合本课题最佳的PI树脂制备的工艺为:第一阶段成型温度为260~270℃,第二阶段成型温度为320~340℃,成型压力为15~20Mpa;热重分析结果指出功能体的加入降低了三元复合材料的热稳定性,材料在250~500℃和500~650℃出现了两个主要失重区间,分别来源于石墨烯的受热分解和聚酰亚胺分子链分解。此外,功能体用量在25wt%时,DMA测试出聚酰亚胺树脂的T_g降低了17.1℃;对于三元复合材料,功能体的加入会降低PI树脂的综合力学性能,当功能体的添加量为35wt%时,材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别下降19.4%、28.6%和37.2%。导致力学性能恶化的主要原因是大量无机颗粒的加入降低了功能体的分散性,与PI树脂的相互作用也减少。但由于基体树脂力学性能优异,复合材料仍能满足实际应用对材料强度的要求。对三元复合材料的电磁波吸收性能研究表明,在材料的实际4.0mm厚度下,GN/CNZF/PI-5的吸波性能最好,其最大反射损耗为-33.1dB,低于-5dB的有效吸波频宽为6.3GHz,低于-10dB的有效吸波频宽为3.2GHz。当材料的匹配厚度为4.7mm时,最大反射损耗为-54.0dB,低于-10dB的有效吸波频宽为4.1GHz。三元复合材料的电磁波吸收主要依靠电阻损耗、介电损耗以及磁性损耗等损耗的共同作用机制。另外,阻抗匹配能力和衰减能力研究表明,材料的阻抗匹配率随着吸波功能体含量的增加而逐渐降低,衰减系数α则表现出完全相反地趋势,随着功能体含量的增多,衰减系数α逐渐升高,并且在较高频率区域升高效果明显。