天然植物纤维增强聚乳酸复合材料具有可生物降解、强重比高和环境友好等特性，是未来连接绿色材料与高端建筑材料应用的桥梁。然而，随着建筑材料对电磁性能要求的不断升级，需要深化对现有建筑材料电磁性能的研究。电磁功能复合材料是通过在复合材料中添加一定量的电磁功能助剂制备的一种复合材料。电磁功能型天然植物纤维增强聚乳酸复合材料，不仅符合生态环保需求，又可实现“一材多用”，满足其在导电、电磁屏蔽等建筑场景下的应用需求。
目前，针对电磁功能生物质复合材料的研究主要集中在单一种类电磁功能助剂的性能优化、电磁屏蔽原理与导电原理解析等方面。科研人员以天然椰胶、聚丙烯为原料，以导电炭黑为电磁功能助剂，采用熔融共混工艺制备了聚丙烯/天然椰胶/炭黑复合材料。结果表明，导电炭黑能够在复合材料内部形成导电网络，改善复合材料的电磁功能。当导电炭黑添加量为12%(质量分数)及天然椰胶添加量为3%(质量分数)时，复合材料电磁屏蔽效能达到最优值23dB。另据研究以聚氯乙烯和玉米秸秆为原料，以石墨烯、碳纤维作为电磁功能助剂，采用热压成型工艺制备了石墨烯/碳纤维/聚氯乙烯/玉米秸秆复合材料。结果表明，氧化还原石墨烯沉积碳纤维中的缺陷及含氧化学键改善了复合材料的电磁功能，当氧化还原石墨烯沉积碳纤维添加量为4%(质量分数)时，复合材料电磁屏蔽效能达到最优值29dB。在此，特别介绍以沙柳和聚乳酸为原料、马来酸酐为偶联剂，多壁碳纳米管(MWCNTs)、纳米导电炭黑(CCB)和可膨胀石墨(EG)为电磁功能助剂，构建电磁功能助剂复配体系，探究复配体系对沙柳/聚乳酸复合材料抗弯强度、抗冲击强度、表面电阻率、电磁屏蔽效能的影响规律及其“协同增效”机理。研究成果对开发高性能、功能型植物纤维增强复合材料，拓展其应用领域具有重要的现实意义。该研究结论为：
(1)MWCNTs/EG、MWCNTs/CCB 复配体系下，复合材料的力学性能随着MWCNTs占比减少而增加，2种复配体系的最优复配比均为1⁚4；CCB/EG复配体系下，复合材料的力学性能随着EG占比的增加而下降，最优复配比为1⁚1。3种复配体系下，复合材料的电磁性能均随复配比的增加而提高，电磁屏蔽效能最优时复配比均为1⁚1。
(2)在 MWCNTs/EG、CCB/EG、MWCNTs/CCB复配体系下，3种复合材料的静曲强度和弹性模量分别满足LY/T 3274—2021《木塑复合材料分级》中未发泡室内用木塑复合材料二级指标、三级指标、三级指标要求；3种复合材料的表面电阻率均达到 GB/T 32511-2016《电磁屏蔽塑料通用技术要求》中电性能要求EP-3等级，电磁屏蔽效能分别满足GB/T32511—2016《电磁屏蔽塑料通用技术要求》中的SE-3等级(20dB)、SE-3 等级(20dB)、SE-2 等级(40dB)要求。
(3)MWCNTs/EG、CCB/EG、CCB/MWCNTs复配体系下，MWCNTs/EG复配比为1⁚4时复合材料的力学性能最优，复合材料的静曲强度、弹性模量、冲击强度最优值分别为32.12MPa、3754MPa、3.012kJ/m²；MWCNTs/CCB复配比为1⁚1时复合材料的电磁屏蔽效能最优，复合材料的lg(ps)为2，电磁屏蔽效能为48dB。
来源：《电磁功能助剂复配体系对沙柳/聚乳酸复合材料力学及电磁性能的影响》胡建鹏等
