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科学技术的蓬勃发展促进各式各样电子产品的广泛使用,为人们生活带来便利的同时也引起大量的电磁污染,对人体健康和精密仪器设备造成不容忽视的影响,因此制备高性能电磁防护材料至关重要。传统电磁防护复合材料中存在导电填料相容性差且填充量高的问题,导致其力学和加工性能劣化,亟需对复合材料中的导电结构进行精细设计。构筑质轻、多孔且连续的三维导电网络成为制备高性能电磁防护材料的有效途径。作为近年来的明星材料,过渡金属碳/氮化合物（MXene）因其类金属的超高电导率、良好的亲水性以及出色的溶液加工能力,在电磁防护材料领域展示出巨大的应用潜能。但是受限于二维纳米材料易团聚、难分散的特性,MXene很难充分发挥自身的优异性能,构筑三维（3D）MXene结构是重要的解决方案。然而,MXene片层间较弱的作用力使其难以单独组装形成稳定的三维结构,需要探索行之有效的策略来实现强健MXene三维结构的构筑。同时,电磁屏蔽材料传统的成型工艺限制宏观结构的可设计性,难以满足电子设备中适形结构的需求。本论文以MXene基轻质电磁防护复合材料为研究对象,针对MXene片层间作用力弱的问题,引入聚酰亚胺前驱体和氧化石墨烯辅助MXene进行组装,通过冰模板和气泡模板构筑多孔结构,制备轻质、导电且具有良好力学回弹性的三维MXene材料。为了实现电磁屏蔽材料适形性和可定制化,利用3D打印技术制备具有可调微观-宏观多级结构的MXene构件。研究复合材料结构与性能的构效关系,为高性能电磁防护材料的制备提供可行的设计思路。主要研究内容和结果如下:（1）双向冷冻法制备各向异性MXene/聚酰亚胺（PI）气凝胶及其吸波性能研究:针对MXene纳米片层间作用力弱难以构筑强健三维结构的问题,通过向MXene水溶液中引入水溶性预聚物聚酰胺酸,增强MXene纳米片层间作用力,结合双向冷冻技术,制备具有取向拱形片层结构的MXene/PI气凝胶。在双向冷冻过程中,冰晶优先在冷端成核,并沿着双重温度梯度下继续生长形成平行排列的冰片,将MXene纳米片和预聚物分子排挤到冰晶界面处,自发堆积形成有序排列的层状结构。片层上不均匀的热应力分布促使拱形片层结构的形成。通过MXene表面亲水基团与PI上的羧基和氨基之间的氢键作用,实现MXene片层的界面增强,结合取向拱形结构赋予气凝胶出色的力学回弹性。系统地探讨各向异性层状结构对气凝胶电学、力学、传感以及吸波性能的影响。连续导电网络和轻质多孔结构赋予MXene/PI气凝胶优异吸波性能,反射损耗最低可达-41.8 d B。在气凝胶厚度仅为1.91 mm时,有效吸收带宽可达6.5 GHz;厚度为2.57mm时有效吸收带宽可覆盖军用雷达常用的X波段。这些优异的特性使MXene/PI气凝胶在压力传感和微波吸收领域具有良好应用前景。（2）双模板法制备超弹性MXene/还原氧化石墨烯（RGO）气凝胶及其电磁屏蔽性能研究:针对MXene三维组装体难以兼顾超低密度和超弹性的问题,通过氧化石墨烯（GO）解决MXene片层凝胶化能力差的问题,采用气泡和冰晶双模板辅助的溶胶-凝胶策略,制备超轻、超弹性、高导电的MXene/RGO气凝胶。气泡的引入使GO和MXene在气泡间隙中有序排列,同时水热还原过程中增强GO片层间的π-π作用促进MXene和GO围绕气泡发生凝胶化,获得具有致密孔壁的蜂窝状多孔结构。冰晶的生长挤压并刺穿孔壁,实现相互连通多孔结构的构筑。稳定的蜂窝状多孔结构保证MXene/RGO气凝胶在超低密度（6 mg/cm~3）下获得极佳的压缩回弹能力,经历95%压缩应变后可回复原状,70%应变下循环压缩100次保持良好的力学性能。50%应变循环3000次后,气凝胶保持稳定电阻变化,具有出色的耐疲劳稳定性。致密孔壁结构赋予气凝胶良好导电性(136 S m-1),其石蜡复合材料在极低的MXene含量（0.09 vol%）下实现近40 d B的屏蔽性能。另外,还探究湿态压缩对微观结构的影响,实现对电学和电磁屏蔽性能的调节,得到优化的电磁屏蔽性能（75.1 d B）。（3）3D打印法制备弹性导电MXene/RGO构件及其电磁屏蔽性能调控:针对传统电磁屏蔽材料难以实现宏观结构的定制化问题,通过GO微凝胶辅助制备可打印MXene墨水,利用3D打印技术精确构筑宏观立体结构,结合冰模板实现微观结构设计,制备具有可控多级结构的MXene/RGO构件。通过弱还原和热处理来增强的GO片层间的π-π作用,从而改善打印花丝间的界面连接,有利于电子和载荷的传输。轻质MXene/RGO构件具有高达1013 S m-1的电导率和大应变压缩（90%）。通过调节墨水组分、打印层数、花丝间距、堆积方式和表面结构,获得可调的宽频电磁屏蔽性能,屏蔽值最高可达101.5 d B。低密度和良好传导网络赋予MXene/RGO构件高达19270 d B cm~2g-1的比屏蔽效能。此外,结构稳定的MXene/RGO构件具有良好的耐疲劳性能,50%压缩应变下循环1000次保持良好的导电网络。