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碳材料作为吸波材料由于质量轻、原料便宜、化学性质稳定和介电损耗可调等优异特性而占有很大优势,其中三维多孔纯碳和一维磁电复合吸波材料倾向于获得更优异的吸波性能,尤其是在有效吸收带宽方面表现较为突出。但也存在一些问题亟待解决。（ⅰ）有关三维多孔碳吸波材料的报道仍然比较少,且多是由生物质直接碳化得到,无法对网络多孔结构进行精细调控以获得最佳性能;（ⅱ）一维磁电复合材料虽然性能较好,但磁性物质的存在也一定程度上破坏了轻质化和稳定性,不利于推广应用;（ⅲ）在三维多孔碳的研究过程中,关于结构闭合、孔隙尺寸和网络结构等微观形貌与吸波性能间的依赖关系仍然研究较少,认知不清。本文根据金属背板模型,研究了高吸波性能非磁性材料对应的电磁参数分布规律,在理论上确定了低介电常数和高介电损耗的材料倾向于取得较大的有效吸收带宽。基于此,我们构建了大尺寸片状碳、大尺寸中空立方碳、3D连续多孔碳和B4C/SiC杂化纳米线等系列具有长距离或大范围网络结构/多孔结构的碳基吸波材料,并研究了它们的微波吸收性能及其电磁损耗机制,同时初步揭示了结构闭合、孔隙尺寸和网络结构等微观形貌与吸波性能间的依赖关系。本文的主要研究成果如下:（1）分别以NaCl和葡萄糖为模板与碳源,经过溶解与重结晶构建二维限域生长空间,制备了大尺寸片状碳材料。相较于直接热解得到的块状碳,这些片状碳表面更为粗糙,具有更大的比表面积（>291 m2g-1）和介孔体积（>0.14 cm3g-1）,呈不规则片状结构,尺寸最大达数十微米。在850℃处理时,高温NaCl熔盐不仅使得片状碳的产率最高,还引入了更丰富的介孔结构,增强了碳材料的石墨化程度。相较于块状碳,片状碳材料表现出显著增强的微波吸收性能:850℃时,最佳反射损耗（RL）达到-37.5 dB,相应的有效吸收带宽（EAB）为3.4 GHz;950℃时,最佳反射损耗达到了-41.4 dB,相应的有效吸收带宽覆盖了整个X波段。片状碳材料优异的吸波性能一方面是因为较大的比表面积增强了异质界面诱导的极化损耗,另一方面是由于引入的介孔结构也改善了阻抗匹配。（2）采用NaCl模板法和原位聚合法相结合,制备了大尺寸中空立方碳材料。该碳材料呈现出中空立方结构,平均尺寸约为3.6 μm,厚度约为30 nm,具有非常大的封闭空腔体积。氮气吸附-脱附实验证实中空立方碳具有较高的比表面积（366 m2g-1）,且碳壳中含有丰富的介孔结构。研究不同填充比含量对吸波性能的影响时,发现该碳材料在填充比仅为1.5 wt.%时就表现出非常出色的微波吸收性能:在涂层厚度（d）为2.9 mm,EAB达到了8.0 GHz,相应的最优RL也达到了-28 dB,而且在2.6～3.3 mm内,其EAB都在6 GHz以上,覆盖了整个X和Ku波段。电磁参数的分析结果表明该材料是通过极化损耗和导电损耗衰减电磁波的,且后者占主导作用。大尺寸的空腔结构也促进了电磁波的多重散射,延长其传输路径,进而增强电磁衰减。进一步的结构破损实验发现结构闭合的大尺寸中空碳材料相比于结构破损的具有更优异的吸波性能,原因在于大尺寸中空闭合结构不仅增强了电磁损耗能力,还改善了阻抗匹配。制备工艺简单、可控和环保,以及材料的轻质化等优点都有利于该碳材料的实际推广使用。（3）采用SiO2模板法和冷压烧结法相结合,制备了不同孔径尺寸（206～617 nm）的系列3D连续多孔碳材料（3D-Void@C）。这些碳材料充满着尺寸均匀的连续孔隙,呈现出长距离大范围的多孔网络结构。研究不同填充比含量对吸波性能影响时发现8 wt.%和11 wt.%的3D-Void@C-617（孔径为617 nm）复合样品都表现出突出的宽频吸收特性,其最大EAB分别达到了 8.2 GHz和8 GHz。通过与相同孔隙尺寸的分散中空碳球（Void@C-617）对比研究,发现3D-Void@C-617样品是因为其特殊的多孔网络结构显著改善了阻抗匹配而具有优异的吸波性能。在研究不同孔隙尺寸的样品时,发现在3D-Void@C的孔径较大时,通过增大其尺寸可以在不明显恶化衰减能力的同时改善阻抗匹配,进而增强微波吸收性能。结合Void@C-617在不同填充比下的吸波性能研究,揭示了大尺寸的中空结构才是3D-Void@C样品宽频吸收特性的主要影响因素而非中空碳球间的网络连接。（4）以脱脂棉碳化所得碳纤维为碳源,采用改进的气-液-固（VLS）法制备了超轻的B4C基杂化纳米线吸波剂。合成的B4C纳米线因为含有丰富的堆叠层错缺陷而表现出不错的微波吸收性能。通过多步VLS过程将SiC纳米颗粒引入到B4C纳米线中,实现了 B4C纳米线的异质界面工程。所合成的B4C/SiC杂化纳米线具有独特的蠕虫状形态结构,其在d=2.5 mm处实现了高达4.7 GHz（13.3～18 GHz）的宽频有效吸收（RL<-10 dB）,在3.7 mm处实现了高达4.9 GHz（7.4～12.3 GHz）的有效吸收,覆盖了整个X波段。此外,在d=3.3 mm时,最佳的RL值也达到了-50.8 dB,几乎比B4C纳米线高三倍。微波吸收能力的显著提高主要归因于增强的双介电弛豫,即偶极子转向极化和界面极化。SiC/B4C杂化纳米线的低反射损耗值和宽吸收带宽,以及高温稳定性和轻质性使其成为恶劣环境下高效电磁波吸收剂的良好候选材料。