伴随各种通讯与电子设备的使用而来的电磁辐射对人类的健康具有潜在的危害。由于电磁波具有无声无息且能穿透各种非导电介质的特性,避免或减小电磁辐射对人体产生的危害依然是现存的巨大的挑战。近几十年来,世界各国的研究者们在电磁污染问题上付出了巨大的努力,其中开发柔性电磁屏蔽(EM SE)材料被认为是保护人类免受电子设备电磁辐射伤害的有效策略。现有的EM SE复合材料往往具有成本高、柔韧性差、EM SE性能低效以及生物相容性差等缺陷,难以满足新时代下对复杂电磁辐射污染进行有效防护的更高要求。尽管石墨烯等材料的EM SE性能可以超过100 d B,但实现高效EM SE性能的同时具有优异的柔韧性以使其可穿戴仍然是一个挑战。为解决现有的EM SE材料存在的不足,我们选择了碳纳米管与石墨烯作为导电填料,PVDF作为柔性基质材料,通过仿真计算优化的多层设计策略制备了一系列柔性碳基EM SE复合材料用于人体电磁防护。主要的方法、研究内容及取得的研究结果如下:1.通过物化表征方法分析比较了三种电导率不同的碳纳米管(CNT)填料与聚偏氟乙烯(PVDF)基体所形成的PVDF/CNT复合物之间的区别,并将实验与COMSOL仿真结合在一起研究了电导率与EM SE性能之间的关系,结果表明电导率对复合物的EM SE性能具有较大genetic elements的影响,CNT的电导率越高,PVDF/CNT复合薄膜的EM SE性能越好。之后通过COMSOL软件的理论模拟,设计并随后制备出了柔性多层的聚偏氟乙烯/碳纳米管-聚偏氟乙烯(PVDF/CNT-PVDF)复合膜(用P/C-P-x-x*0.1与P/C-P-x-0.3的形式进行样品编号,其中,x代表多层膜的层数,3-MA核磁x*0.1与0.3代表薄膜的厚度,单位毫米)并研究了其EM SE与机械性能。理论与实验结果符合程度较好,且结果均表明复合薄膜的EM SE性能与薄膜的厚度和层数之间呈现正相关关系,即层数越多其EM SE性能越好。当厚度保持0.3 mm不变时,P/C-P-6-0.3具有平均43.9 d B的最好的EM SE性能。而在此厚度下,薄膜的机械拉伸性能随着层数的增加先增后减。其中,P/C-P-5-0.3具有54.9 MPa的最高的极限应力,相对于同厚度下的单层薄膜,其增长比例达到31%。此外,P/C-P-6-0.SBE-β-CD试剂3在60°弯曲1000次循环后其平均EM SE保持接近100%,而其他层数的薄膜也接近100%。相比较通过大量实验进行的试错式研究,本工作的理论指导实验的策略可能具有一定的优势,这为设计高性能可穿戴EM SE材料用以保护人类免受电磁辐射的伤害可能提供了有用的指导。2.为了进一步制备EM SE性能更高的柔性复合材料,我们在前面的基础上选择了电导率更高的石墨烯(GNP)作为填料,制备出了多层的聚偏氟乙烯/石墨烯-聚偏氟乙烯(PVDF/GNP-PVDF)柔性复合膜(与CNT基薄膜命名类似,用P/G-P-x-x*0.1与P/G-P-x-0.3的形式进行样品编号)。通过物化表征研究了石墨烯及其复合物的结构与形貌等,并从理论和实验上研究层数与厚度对薄膜EM SE性能的影响。理论与实验结果符合程度较好,且结果均表明复合薄膜的EM SE性能与薄膜的厚度和层数之间呈现正相关关系,即层数越多其EM SE性能越好。当厚度保持0.3 mm不变时,P/G-P-6-0.3具有平均69.7 d B的最好的EM SE性能。而在此厚度下,薄膜的机械拉伸性能随着层数的增加先增后减。其中,P/CP-3-0.3具有39.18MPa的最高的极限应力,相对于同厚度下的单层薄膜,其增长比例达到98.58%。此外,P/C-P-6-0.3在1000次循环弯曲60°后,其EM SE保留率为98.85%,而其他层数的薄膜同样保持率接近100%。3.为了研究本文制备的复合材料在实际应用中的可行性,我们对所制备的PVDF/CNT和PVDF/GNP复合薄膜的生物相容性进行了实验研究。LDH急性细胞毒性实验、细胞附着形态染色观察实验以及CCK-8细胞增殖实验结果表明,PVDF/CNT与PVDF/GNP复合薄膜与离体细胞接触后,由急性毒性引起的细胞死亡率在11%左右,随后细胞在复合薄膜表面正常附着和增殖,薄膜的细胞毒性相对较低。皮肤刺激与动物致敏实验表明两种复合材料在与皮肤直接长期接触的情况下均未出现明显的红斑与水肿现象,能够满足与皮肤接触类材料的人体使用要求。