聚酰亚胺由于其优异的机械性能、耐热性以及耐溶剂性等,吸引了国内外研究人员的广泛关注。随着航空航天领域的不断发展,对高比强度、低密度的轻量化蜂窝结构有着迫切的应用需求。同时,近年来结构功能一体化的发展趋势对材料的功能化（如隐身）特性也有着越来越高的要求。因此,拓展聚酰亚胺的复杂结构成型方法和吸波等功能特性变得尤为重要。然而,由于传统聚酰亚胺的熔融流动性不足且在有机溶剂中难以溶解,导致三维复杂结构的成型存在较大障碍,制备具有高比强度和高玻璃化转变温度的轻质结构仍然是一个难以实现的目标。3D打印技术作为一种灵活、快速和可设计强的成型技术被应用在诸多领域,为聚酰亚胺的成型加工和拓展应用提供了新的机遇。目前,聚合物的打印多采用熔融沉积成型进行加工。然而,对于耐高温的聚酰亚胺结构,由于其不溶不熔的材料特性,通常难以采用熔融打印的方式加工,严重限制了其复杂结构的制造。近年来,基于“二次反应”的策略已经实现了多种难加工无机非金属材料的3D打印,具体方式是在较低温度进行成型打印,高温加热后发生交联或固化转变为耐高温、高强度的结构。一些研究人员在聚酰亚胺3D打印中引入了“二次反应”的概念,研究了基于光固化成型的光敏聚酰亚胺3D打印材料体系,但是其中添加的小分子助剂会影响最终结构的耐热性和机械性能。本论文开发了一种简单的水凝胶墨水直写3D打印方法,采用含有动态可逆非共价键的聚酰胺酸盐水凝胶前驱体作为打印墨水,基于分子间相互作用对流变学行为进行调控,满足墨水直写的打印要求,并通过高温后固化赋予打印蜂窝优异的耐热性能和力学性能。此外,为探究3D打印聚酰亚胺结构功能一体化的可能性,在体系中引入碳基吸波功能填料,构建微纳碳基/聚酰亚胺复合蜂窝,并探讨了吸波性能和吸波机理。首先,探究了聚酰胺酸盐前驱体的凝胶调控机制,并实现可满足凝胶墨水直写打印的材料基体制备。基于一步法成盐水相聚合,采用3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐/对苯二胺、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐/3,4’-二氨基二苯醚以及4,4’-（六氟异丙烯）二酞酸酐/3,4’-二氨基二苯醚,设计合成了三种具有不同共平面扭曲程度结构的聚酰胺酸盐水凝胶。通过红外光谱和荧光发射光谱建立了聚酰胺酸盐前驱体水凝胶分子间作用力的表征方法,研究了不同扭曲程度对氢键、π-π堆积等分子间相互作用的促进或阻碍作用,通过流变学表征研究了三种聚酰胺酸盐水凝胶的黏度与温度和剪切速率的关系,分析了亚胺化后的聚酰亚胺薄膜的聚集态结构,并对比了三种薄膜的耐热性能。其次,基于凝胶墨水直写-高温热固化打印策略,实现高性能全芳环结构聚酰亚胺蜂窝的制备和性能研究。基于第一部分的研究结果,采用具有良好触变性及温度敏感的3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐/对苯二胺聚酰胺酸盐水凝胶作为直写的打印墨水,研究并建立打印工艺参数（如打印喷嘴直径、打印温度以及打印速率）对打印线条状态及线条宽度的影响,进而对3D打印聚酰亚胺的参数进行调控。结合高温后固化进行“二次反应”成功实现了低收缩、高界面融合的聚酰亚胺打印。以此为基础,通过增加打印层数和结构复杂性,设计并制备了包括三角形、正方形和六边形在内的多种拓扑结构构型的聚酰亚胺蜂窝。系统的研究了亚胺化过程后的层间融合和内部质量,以及不同密度和拓扑结构蜂窝的常温和高温力学性能。亚胺化后的聚酰亚胺蜂窝表现出密度和压缩强度的相关性,可以通过改变蜂窝的结构和密度对压缩强度进行调控。采用凝胶墨水打印策略,获得的聚酰亚胺蜂窝密度在150-400 kg/m~3之间,压缩强度达到12.6-43.5 MPa。同时,打印的蜂窝具有高比强度和高温强度保持率,比强度最高达0.127 MPa/（kg/m~3）,300℃的强度保持率近三分之二。最后,基于优化的高性能聚酰亚胺蜂窝结构,引入多尺度碳材料,赋予3D打印蜂窝吸波功能特性。选择石墨烯、碳纳米管和镀镍碳纳米管三种微纳碳基吸波填料,由于微纳填料在基体中的分散性对打印过程、机械性能和吸波性能的重要影响,通过水分散液的形式与聚酰胺酸盐水凝胶进行复合。研究了复合凝胶打印墨水的流变学行为,并对打印参数进行调控。采用凝胶墨水直写和热固化相结合的“二次反应”方法,打印了具有正方形拓扑结构的微纳碳基/聚酰亚胺吸波蜂窝,讨论了复合蜂窝的形貌结构及力学性能的影响因素,并对微纳碳基/聚酰亚胺复合蜂窝的吸波特性进行分析。结果表明,通过对吸波填料的种类或添加量的调控,可以改变吸波蜂窝的电磁参数、阻抗匹配和衰减常数等,从而赋予3D打印聚酰亚胺复合蜂窝可调的吸波性能。其中,厚度为2.6 mm、填料填加量为5wt%时的镀镍碳纳米管/聚酰亚胺复合蜂窝最佳反射损耗值为-56.56 d B,在10.08GHz具有最强的电磁波吸收性能;厚度为3.4 mm的石墨烯/聚酰亚胺蜂窝的吸波能力可以覆盖整个X波段（8.2-12.4 GHz）,具有最宽的有效吸收带宽。最后,对石墨烯/聚酰亚胺、碳纳米管/聚酰亚胺和镀镍碳纳米管/聚酰亚胺三种吸波蜂窝的吸波损耗机理进行了分析探讨。本论文基于聚酰胺酸盐水凝胶墨水直写和高温热固化的3D打印策略,成功制备了具有高压缩强度聚酰亚胺蜂窝,并且通过与微纳碳基填料复合赋予了聚酰亚胺蜂窝良好的吸波功能特性,具有作为结构功能一体化材料应用在航空、航天等领域的潜力。