电子技术的快速发展加剧了电磁辐射污染，对人类健康和日常生活构成了严重威胁[[1], [2], [3]]。为了降低这些风险，开发高性能的电磁干扰（EMI）屏蔽材料至关重要[4,5]。这些材料通过吸收、反射或重新定向电磁波来减少其有害影响[6,7]。碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料因其低密度[8]、优异的比强度[9,10]和耐腐蚀性[11,12]而被广泛认为是高性能结构材料，因此在电磁干扰（EMI）屏蔽应用中受到了越来越多的研究关注。尽管碳纤维本身具有导电性，但单体CFRP复合材料的性能往往无法满足日益严格的EMI屏蔽要求。要提升结构CFRP复合材料的功能化性能，需要克服材料本身的局限性[4,7]。一种有前景的策略是设计多组分复合材料，以优化包括介电损耗和磁损耗在内的协同损耗机制[13]。屏蔽效果（SET）是评估电磁干扰（EMI）屏蔽性能的关键指标[14]。
多尺度改性策略已成为通过精确控制组分用量、比例和加工参数来显著提升复合材料整体性能的有效方法[[15], [16], [17]]。常用的改性添加剂如羰基铁粉（CIP）[18,19]、ZnO[[20], [21], [22]]和硅烷偶联剂[[23], [24], [25]]在性能提升中起着关键作用。通过表面改性技术，可以在碳纤维表面制备基于ZnO和偶联剂的复合涂层，从而优化界面特性。这些涂层不仅提高了导电性和介电性能[26,27]，还通过硅烷偶联剂增强了填料与基体之间的界面粘附力[28,29]，从而提升了复合材料的整体性能。此外，将CIP加入树脂基体中可以通过磁损耗机制增强电磁波的吸收[30,31]，同时颗粒的添加也会显著影响树脂基复合材料的机械性能[32,33]。
我们之前的研究发现，在CFRP的功能颗粒改性中存在一个阈值效应，但其确定需要大量的实验采样[34]。为系统解决这一挑战，采用了响应面方法（RSM）作为多变量优化的稳健统计框架，并通过建立经验数学模型[35,36]。大量研究表明RSM在优化复合材料关键机械性能方面非常有效。Bao等人[39]使用RSM优化了多种偶联剂的质量分数，最终确定了最佳比例为4.62% KH550、2.86% TCA 201和1% HYA 1。所得到的改性PPESK复合材料表现出优异的热机械性能和摩擦学性能，其5%重量损失温度（T5wt%为517.6°C，热导率为0.551 W/(m·K)，洛氏硬度为118 HRR，磨损率为0.72 × 10?15 m3/Nm。在另一项研究中，Xiong等人[40]将RSM与火花等离子烧结（SPS）结合使用，系统优化了加工参数，成功制备了TiC涂层的短碳纤维增强Ti5Si3-TiC复合材料。与单体Ti5Si3相比，优化后的复合材料在室温下的断裂韧性提高了261.2%，同时具有出色的高温机械性能和抗热震性，进一步验证了RSM在复合材料优化中的有效性。然而，RSM在电磁屏蔽研究中的应用仍需进一步探索，这是一个重要的研究空白。
本研究提出了一种成本效益高的多尺度改性策略，结合RSM来优化碳纤维布/硼改性酚醛树脂（CFC/BPF）复合材料的（EMI）性能。通过在CFC上高压喷涂纳米ZnO/KH570涂层，并将羰基铁粉（CIP）加入树脂基体中，制备出了具有增强界面特性的ZnO@KH570@CFC/CIP@BPF（ZKCCB）层压复合材料。利用基于RSM的Box-Behnken设计（Design-Expert 13）进行系统优化，能够精确确定最佳组分比例，从而获得优异的EMI屏蔽效果和机械性能。该方法为开发适用于航空航天和电子领域的高性能屏蔽材料提供了稳健的框架，同时也为通过先进复合材料工程解决电磁污染问题提供了一种通用方法。
