电磁波吸收材料是防治电磁波辐射污染的关键材料。水泥是当今建筑行业应用最大宗的基础材料,研发新型高性能水泥基吸波材料对于解决室内电磁波污染具有重要意义。近年来,国内外学者在提高水泥基复合材料的微波吸收性能以及拓宽其应用频段等方面进行了大量的探索,但仍然存在材料微波吸收性能低、吸波带宽窄、密度大等共性问题。吸收剂的介电常数和磁导率是主导水泥基吸波材料电磁波吸收性能的关键参数,而吸收剂的组成、结构、粒度以及聚集状态等都对上述两个参数具有直接影响。特别地,水泥基复合材料内部的孔隙结构和吸收剂在基体中的分布状态将直接影响复合材料的电磁波吸收性能。因此,研究吸收剂在水泥基复合材料中的分布状态及其特征,阐明吸收剂在材料中的电磁波损耗机理,对进一步提高复合材料的吸波性能具有重要的理论意义和实用价值。本研究以水泥为基体材料,通过添加石墨烯吸波剂和空心玻璃微珠,结合发泡造孔法制备水泥基复合材料,采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等微观结构表征手段和电磁、力学性能测试方法,对材料的微观组织、电磁波吸收性能及相关机理进行了研究。首先,分别以普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥为基体,添加石墨烯作为吸波剂制备复合材料,对复合材料在2～1 8GHz频率范围内的吸波性能进行了研究。结果表明,采用普通硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥两种不同基体制得的复合材料其电磁波吸收性能接近,添加的石墨烯作为电导损耗型吸波剂,能够与入射电磁波的电场分量发生交互作用产生电导损耗进而改善材料的吸波性能。当石墨烯含量逐步增加时,在水泥基体中形成局部导电网络,入射电磁波在导电网络中形成电流,进而将电磁能转化为热能。同时石墨烯表面存在的偶极子与电磁波发生谐振,将电磁能转化为热能而衰减。在石墨烯掺量为0～0.08wt.%范围内,提高石墨烯掺加量能够明显提升水泥基复合材料的吸波性能。当掺量达到0.06wt.%,材料厚度为20mm时,在4.7GHz处最大损耗为-36dB,反射损耗优于-5dB的吸收频带宽度达7.9GHz,此后进一步增加石墨烯掺量对复合材料吸波性能改善则不再明显。相对于纯水泥平板,石墨烯的合理掺量为0.04wt.%～0.06wt.%,其匹配厚度为10mm～20mm。为了提高电磁波入射性能,在水泥基体中添加空心玻璃微珠做为透波剂,制备了玻璃微珠水泥基复合材料,结合石墨烯纳米片吸波剂的复合掺加,复合材料的吸波性能进一步得到提高。在仅添加空心玻璃微珠的情况下,由于阻抗匹配的改善,电磁波在进入水泥基体后与其内部的磁性物质Fe2O3、水化产物相互作用而被吸收,使得吸波性能随着空心玻璃微珠量的增加而增加。当空心玻璃微珠掺加量为20vol.%和40vol.%时,在2～18GHz频率范围内可以达到-5dB的吸收,40vo1.%掺量的性能优于20vol.%。当玻璃微珠添加量提高到60vol.%时,吸波性能开始降低。在玻璃微珠掺量低于40vol.%的条件下,石墨烯的加入对复合材料的吸波性能有显著影响。在玻璃微珠掺量10vol.%和20vol.%、石墨烯掺量为0.1kg/m3时,反射损耗优于-7dB的带宽为7GHz左右;当玻璃微珠掺量40vol.%和60vol.%、石墨烯掺量掺量为0.3kg/m3的情况下,反射损耗优于-7dB的带宽为10GHz。石墨烯/玻璃微珠水泥基复合吸波材料的最佳匹配厚度为10～20mm。最后,为进一步提高水泥基吸波材料的性能,探索了泡沫装载石墨烯的制备方法,并研究了新型泡沫水泥基多孔材料的阻抗匹配性能及吸波特性。结果表明,泡沫水泥基复合材料的吸波性能随气孔率的增加而持续增加,当气孔率为52.1%时,复合材料表现出最佳的吸波性能,在8～18GHz频率范围内可以达到-10dB的吸收。气孔率高于46%时,材料在2～18GHz频段内优于-10dB的吸收带宽超过13GHz。当气孔率增加至57.8%时,复合材料的吸波性能开始下降。研究表明,泡沫水泥基复合多孔材料的厚度对电磁波吸收性能有较为明显的影响,复合材料厚度在10～40mm范围时,其吸波性能随其厚度的增加而上升;当厚度为40mm时,在2～18GHz频率范围内可实现优于-7dB的有效吸收带宽,即全频段吸收率在80%以上。与传统吸波材料相比,气孔的引入使得输入波阻抗与自由空间波阻抗实现了更好的匹配。综合考虑经济性和吸波性能两方面因素,20mm是泡沫水泥基多孔材料的合理厚度。研究结果表明,使用泡沫装载石墨烯的方法可以调节泡沫水泥基复合多孔材料与自由空间阻抗匹配性能,石墨烯能够提高复合材料对电磁波的耗散能力,从而有效提升复合材料在2～18GHz频率范围内吸波性能。对石墨烯水泥基复合材料力学性能的研究表明,随着材料中孔隙率的增大其力学性能明显降低;掺加石墨烯后,其抗压强度有所增加,提高约2.6%。石墨烯水泥复合材料标准养护28天的抗压强度达到5.3MPa,因建筑吸波材料多用作装饰装修的表面材料,其性能完全可以满足实用的强度要求。