碳基材料由于其独特的结构和化学稳定性是一种理想的屏蔽材料，但碳材料的电磁屏蔽性能仍有较大的提升空间。本论文构建了三维碳纳米材料结构体，使得纳米材料之间相互连接和制约，形成了具有复杂空间的稳定结构，采用树脂传递模塑成型法将环氧树脂注入三维结构体内部，制备具有优异力学和电磁吸波性能的三维结构体/环氧复合材料，实现了“一材多用”。论文主要研究内容如下:
　　(1)构建了三维石墨烯/碳管多尺度结构体，有效地防止电磁波的渗漏，克服石墨烯的团聚堆叠问题。复合材料的屏蔽效能在8-12GHz频段最大达到了24dB，其环氧复合材料的压缩、弯曲性能相对于同质量共混方法制备的石墨烯环氧复合材料分别提高了84％和56％。建立了多孔碳纳米材料的孔径大小及分布，导电率和频率与透射率，传输系数和最终电磁屏蔽性能之间的耦合关系，并经验证正确后用于多孔碳纳米材料的电磁屏蔽设计及影响规律分析。
　　(2)利用化学气相沉积技术，构建了一种新型的三维多尺度串珠状碳.碳纳米结构体。碳球作为焊接点使碳纳米管网络连接良好，形成高效的导电通路，导电率从7上升到32S/m，在x波段平均电磁屏蔽效能超过30dB。在电磁屏蔽远场理论的基础上，对屏蔽机理进行了分析，结果表明焊接的网络结构和碳.碳异质界面是提升导电和电磁屏蔽性能的主要原因。
　　(3)采用焊接网随机定向结构的非织造碳纤维材料作为加固和传导框架，这种结构较克服了传统碳纤维基非织造材料点.点粘接或者搭接使碳纤维非织造材料无法形成完整有效的导电网络的不足。将碳管和石墨烯引入焊接网络中，构建了碳.碳多尺度多层次结构体，制备出超薄的高力学性能和电磁屏蔽性能的多功能一体材料。在厚度仅为1mm时，材料的屏蔽效能达到了83dB，远超传统非织造布、石墨烯和碳纳米管基环氧纳米复合材料，同时复合材料的抗弯强度和抗拉强度分别提高了75％和152％。根据薄层复合材料的导电性，屏蔽层厚度和趋肤深度研究了多次反射对多尺度薄层材料的贡献，解释其电磁屏蔽增强机理。