本论文将研究的重点放在近年来人们较为关注的超复合材料上。从性能上看,超复合材料通常是指具有负的折射率、负值介电常数、负泊松比和负值磁导率等多种特殊物理性能的复合材料,其在医疗检测、军用雷达、电子通信、光学隐身等领域具有广阔的发展空间。目前,按照超材料的物质组成的结构差异,又可以将其分成周期结构超材料和随机结构超材料。周期性超材料主要是以人工复合结构为基体,通过调节材料的周期结构单元的形貌或排列方式来实现的。而相比周期性超材料而言,随机结构超材料主要利用了材料固有的本征性质来实现的,这在很大程度上克服了周期性材料必须依赖于人工设计,制备过程较为复杂的问题。其设计思路是:在绝缘体材料中加入导电相材料得到导体-绝缘体非均质复合材料,并通过合理调控导电相材料的化学组分,对得到复合材料的微观结构进行适当剪裁,进而得到负值的物理参数。由于此设计理念能够加快超材料的工业化生产,因此受到人们广泛的关注。本论文主要是基于随机结构超材料的设计思路上,合成了导体-绝缘体非均质的电磁超复合材料,通过改变导电填料的加入量或者烧结温度等,系统的探究了材料化学组分和微观形貌变化对其介电性能的影响,通过分析材料出现负介电常数的机理,进而更好的实现具有可调控负参数的超复合材料。主要取得的研究结论如下:（1）利用常压气氛烧结的方法,制备了钼-氧化铝逾渗复合材料,并研究了Mo金属不同的添加量和材料微观的形态变化等变量对材料介电性能的影响。通过研究表明,增加体系中Mo金属的添加量,在复合材料内部中开始形成了三维的导电网络,并伴随着逾渗现象的出现。当Mo金属在低含量时,复合材料的导电机理表现为跳跃式电导。而当Mo金属含量超过复合材料的逾渗阈值时,体系内形成了金属钼网络,使得材料具有类金属性质,其导电机理变成了金属电导。当复合材料中钼含量超过50 wt%时,钼金属网络中自由电子形成的低频等离子体态导致了负介电常数的出现,其介电频散特性符合Drude-Lorentz模型。这种独特的负参数性质将为电磁屏蔽、隐身和电磁波吸收等领域的研究提供新思路。（2）利用常压-氩气气氛烧结的制备工艺,选择Al₂O₃陶瓷为基体材料,加入了通过Hummers法合成的石墨烯原料为导电相,得到了石墨烯-氧化铝陶瓷超复合材料。通过设置了五个不同质量分数的石墨烯组分,来分析不同石墨烯加入量对超复合材料介电性能产生的影响。分析结果发现,当石墨烯的加入量增加至20 wt%时,在特定的测试频段内复合材料出现了负值的介电常数实部。（3）通过浸渍-碳化的制备工艺,得到了裂解碳-氧化铝的超复合材料,通过设置不同碳含量和碳化温度的实验变量,分别研究这两个变量对复合材料的微观形貌、介电性能所产生的变化。树脂经过高温煅烧后生成的裂解碳为无定形碳,会以碳膜的形式分布于多孔氧化铝陶瓷中。当体系中裂解碳添加量不断增多后,碳膜愈加明显;而分析发现,不断提高复合材料的碳化烧结温度直至超过1050 ^oC后,裂解碳材料也会变为更加有序的结构,能大大提高石墨化程度,进而提升了材料的导电性能。当体系内的碳网络变得连续且导电时,复合材料的介电常数出现负值。本次实验通过控制不同的碳含量和碳化温度,可以有效地调控介电常数的数值大小,以期满足更多电子应用领域的需求。