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发展电磁屏蔽复合材料是解决电磁污染问题的重要手段。多界面结构导电聚合物复合材料（CPCs）具有结构设计灵活、导电性能可调等优势,因而引起广泛关注。然而CPCs通常电导率低、导热系数低和力学性能差,这严重阻碍了其在电磁屏蔽领域的应用和发展。调控导电填料的分散与分布,提高导电填料与聚合物基体的相互作用,构筑完善的导电网络成为了研发聚合物基电磁屏蔽复合材料（Polymer-based Electromagnetic Shielding Composites,PESCs）的关键。本研究以超高分子量聚乙烯（UHMWPE）为基体材料,以聚丙烯（PP）、轮胎橡胶粉（GTR）为辅助相,以导电炭黑（CCB）、支化碳纳米管（b-CNTs,简称CNS）和空心玻璃微珠（HGM）为功能填料,基于体积排斥效应、晶体体积排斥效应和原位诱导取向作用调控功能填料的分布,采用高比表面导电炭黑（CCB）、固相剪切碾磨设备（S~3M）、聚多巴胺（PDA）表面改性提高导电填料与UHMWPE基体的相互作用,在UHMWPE基体中构筑隔离结构、取向隔离结构、微观小尺度界面结构增强复合材料的电磁屏蔽效能（EMI SE）和力学性能,制备具有导电导热和电磁屏蔽等功能的UHMWPE复合材料。研究了复合材料微观结构对其EMI SE、导电性能、界面结合性能、导热性能和力学性能的影响规律,探讨了电磁屏蔽逾渗行为和电磁屏蔽机理,建立了复合材料电导率（σ）和EMI SE之间关联关系。主要研究内容和结论如下:首先,以高比表面积导电炭黑（h-CCB）和低比表面积导电炭黑（l-CCB）为导电填料,采用机械共混和模压成型技术分别制备UHMWPE/h-CCB和UHMWPE/l-CCB复合材料,研究对其EMI SE和力学性能的影响。结果表明,h-CCB致密导电网络结构的构筑对复合材料的导电性能、电磁参数、EMI SE的贡献显著。含10 wt%h-CCB复合材料的EMI SE达22.3 d B,微波衰减率为99%;而含10 wt%l-CCB复合材料的EMI SE仅为5.6 d B。含15 wt%h-CCB复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别为32.1 MPa和185%,远高于含15 wt%l-CCB的复合材料。同时复合材料的拉伸试样断面形貌、结晶性能和热稳定性测试结果均表明,h-CCB与UHMWPE之间存在强烈的强界面相互作用。其次,将导电炭黑（CCB）与UHMWPE/PP（UP 95 wt/5 wt）共混,采用模压法制备UHMWPE/PP/CCB（UPC）复合材料,利用共混物中UP两相的晶体体积排斥效应,调控CCB的分布,构建有机-无机杂化导电界面结构。浸润系数理论预测、SEM和Raman Mapping分析结果表明,CCB颗粒主要分布于复合材料的PP相,在UHMWPE微区界面处形成了CCB-PP有机-无机杂化隔离结构。当CCB含量为13 wt%时,其EMI SE为27.29 d B,微波衰减能力为99.4%,连续PP-CCB杂化隔离导电通路和高导电性界面结构的形成可有效提高了复合材料的EMI SE。同时,UPC复合材料的拉伸性能、耐磨性能和热稳定性能也均较好,这主要归因于复合材料中CCB与基体之间强烈的界面相互作用。第三,以UHMWPE/GTR复合物为基体,通过复合物的海岛-双连续相态结构转变机制调控CCB分布,采用固相剪切碾磨（S~3M）、机械共混-模压成型工艺,构筑具有双逾渗-隔离结构的UHMWPE/GTR/CCB（UGC）复合材料。采用Sigmoidal/Growth模型描述UGC复合体系的电磁屏蔽效能逾渗行为,探讨复合材料的屏蔽作用机理。结果表明,当CCB含量为16.67 wt%时,所制备的多界面U30G70C20,U50G50C20和U70G30C20复合材料的EMI SE分别为37.5 d B,41.7 d B和43.8 d B,且微波辐射衰减率均在99.99%以上,屏蔽机制以电损耗为主。所制备的复合材料σ和EMI SE之间的基本函数关系遵循Sigmoidal/Growth模型,其逾渗阈值范围为10～15 phr,表明Sigmoidal/Growth模型可成功预测UGC复合材料的EMI SE的逾渗阈值,这可为GTR转化为柔性电磁屏蔽复合材料提供了技术指导。第四,采用机械共混-模压成型技术,构建原位微区取向隔离结构的UHMWPE/CNS（UC）复合材料,研究原位微区取向隔离结构对复合材料EMI SE、导热性能和力学性能的影响规律。结果表明,原位微区取向隔离结构的构筑显著提升了UC复合材料的EMI SE、导热性能和力学性能。当CNS含量为10 wt%时,UC复合材料的EMI SE为64.5 d B,导热系数为0.7217 W/m·K,是纯UHMWPE的1.5倍。同时复合材料的拉伸强度保持在37.6 MPa。这是由于所获得的原位微区取向结构中的CNS导电层结构类似“细胞壁”,具有“电磁笼”效应,增强了对电磁波的多次反射和吸收损耗,为高性能双功能复合材料的设计和制备提供一种简单有效的方法。最后,基于“界面微观化”和“界面极化多损耗复合机制”理论,引入空心玻璃微球（HGM）或聚多巴胺改性空心玻璃微球（PDA@HGM）,构筑低导电填料含量轻量化电磁屏蔽复合材料。结果表明,当HGM或PDA@HGM用量为5wt%,CNS含量为5wt%时,UC/HGM和UC/PDA@HGM复合材料EMI SE分别为44.7和49.8 d B,微波辐射衰减能力均为99.999%以上。由于“点-面”协同效应的微小尺度界面结构的形成,HGM和PDA@HGM可作为界面极化中心和散射中心增强了电磁波多次反射/散射所产生的吸收损耗,同时UC/PDA@HGM复合材料的力学性能和EMI SE均高于UC/HGM,实现了复合材料在低含量导电连续相中获得优异的EMI SE和良好的力学性能。