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随着多站点、多频段雷达探测技术的发展,对未来战斗机的隐身性能提出了更高的要求。发展可用于改善战斗机隐身性能的宽频（8～18 GHz）、强效（电磁反射系数≤-10 d B）吸波材料是实现未来战机全方位隐身的重要途径。业界公认,吸波材料需要满足“宽”、“强”、“轻”、“薄”的要求,此外,隐身战斗机用吸波材料的服役环境要求其具有高低温协同隐身性能。想要满足上述要求,须从吸波材料的电磁波损耗机制出发,通过材料的微结构设计去实现吸波材料隐身性能与变温服役性能的全面提高。吸波材料的电磁波损耗机制主要有磁损耗、电导损耗和极化损耗,其中磁损耗类材料在服役温度超过居里温度点时会丧失磁性,导致电磁损耗能力的消失,限制了该类材料的实际应用。电导损耗类碳材料具有耐高温（使用温度可达3000℃以上）、轻质（1.6～1.8 g/cm~3）、微观结构与介电性能可调等优点,是目前设计吸波材料的热门备选材料。但如何协同调控碳材料的电导损耗和极化损耗是优化其吸波性能的关键科学问题。吸波材料是由透波基体（A相）和吸波剂（B相）组成。相比吸波材料,吸波剂微结构与相组成简单,便于研究微结构与电磁损耗机制间的构效关系。因此本论文从协调电导损耗和极化损耗机制出发,以电导损耗为主的多孔碳吸波剂为研究对象,通过不同的微结构设计方式,在多孔碳材料中设计纳米级、微米级、纳米/微米多级异质界面来增强极化损耗（界面极化）,通过热处理工艺来调控电导损耗,系统研究多孔碳吸波剂的微结构对其不同服役温度下的电磁损耗机制（极化损耗和电导损耗）及电磁隐身性能的影响规律。主要研究内容与结果如下:（1）研究了纳米/微米级碳-空气界面对于多孔碳吸波剂室温介电及吸波性能的影响规律。通过模板-碳化-刻蚀的方法制备了粒径一致的实芯碳球、中空碳球及多孔中空碳球。介电性能测试结果表明随着纳米/微米级碳-空气界面的增加,多孔碳吸波剂的室温介电常数实部、虚部和介电损耗均增加,且纳米级碳-空气界面贡献更明显。含有纳米级碳-空气界面及微米级碳-空气界面的多孔碳吸波剂吸波性能最佳,有效吸收带宽可覆盖可达4.2 GHz（8.2～12.4 GHz）,最强吸收可达-82 d B。仅有微米级碳-空气界面的多孔吸波剂有效吸收带宽仅为0.6 GHz,最强吸收为-25 d B,相比含有纳米/微米级碳-空气界面的吸波剂其有效吸收带宽和最强吸收分别衰减85.7%和69.5%。（2）研究了纳米级无定形碳-石墨碳异质界面对多孔碳吸波剂室温介电及吸波性能的影响规律。以bi-MOF为模板,通过调控热处理工艺及bi-MOF中配位离子Co2+/Zn2+的比例,制备了一系列含有不同无定形碳-石墨碳异质界面的石墨烯空心球（HGS,hollow graphene sphere）内嵌于多孔无定形碳（PAC,porous amorphous carbon）基体中的吸波剂（HGS@PAC）,介电性能测试结果表明随着纳米级无定形碳-石墨碳异质界面的增加,多孔碳吸波剂的室温介电常数实部、虚部和介电损耗均增加,表明多孔碳吸波剂的电磁波损耗能力增加。当调整石墨碳球的数量时,有效吸收带宽可覆盖可达4.2 GHz（8.2～12.4GHz）,最强吸收可达-32 d B;当调整石墨碳球的壁厚时,有效吸收带宽可覆盖可达5.6GHz（12.4～18 GHz）,最强吸收可达-56 d B。对其电磁损耗机制研究表明:纳米级无定形碳-石墨碳异质界面大大增强了材料的界面极化能力,此外N原子掺杂及残留含氧官能团增强了材料的偶极子极化作用,第一性原理计算表明N原子掺杂对材料偶极子极化作用的增强能力依次为:吡啶N>石墨烯N>吡咯N。（3）研究了纳米/微米级碳-空气界面对于多孔碳吸波剂的变温介电常数及变温吸波性能的演变规律及其机制。通过模板-碳化-刻蚀的方法制备了红细胞状多孔中空碳球,红细胞状微结构显著增加了纳米/微米级碳-空气界面。介电性能测试结果表明:多孔碳吸波材料的介电常数实部、虚部均随测试温度的升高而升高,当测试温度从室温升高至523 K时,800℃裂解得到的多孔碳球的介电常数实部、虚部的平均值分别增加33.9%和54.9%,表明多孔碳材料对于电磁波的损耗能力增加更快。基于德拜理论和最小二乘法拟合得到多孔碳吸波剂的界面极化损耗数据和电导损耗数据,随着测试温度从室温升高至523 K,界面极化损耗从1.42降低至1.01（降低28.8%）,电导损耗从3.47增加至6.23（增加79.5%）。界面极化损耗的降低可以平衡电导损耗的提高,改善多孔碳材料的变温吸波性能,所得多孔碳吸波材料在室温至523 K范围内的有效吸收带宽均>3 GHz。并在此基础上提出了针对碳材料的极化损耗-电导损耗协同调控模型,用于指导碳材料的高温-室温协同吸波设计。（4）研究了纳米/微米级异质界面及宏观周期性结构对于多孔碳吸波材料的介电常数,宽频吸波性能及高温吸波性能的演变规律及其机制。通过冰模板法制备了蜂窝状碳纳米管/纳米纤维素纤维泡沫（CNTs/CNF泡沫）。介电性能测试结果表明,具有CNTs/CNF纳米异质界面、CNTs/空气微米异质界面及蜂窝状周期性结构的CNTs/CNF泡沫表现出了优异的宽频吸波性能,当泡沫的厚度为20 mm时,其有效吸收带宽达到29.7 GHz（2.3～18 GHz,26～40 GHz）。对其吸波机制研究发现,CNTs/CNF泡沫自身的介电损耗带来的中高频吸收及周期性结构造成的低频波段的电磁共振损耗是其具有优异宽频吸波性能的主要原因。在此基础上提出了协同超结构低频吸波及介电型材料高频吸波的超宽频吸波模型。在泡沫中通过CVI工艺引入Si3N4制备CNTs/CNF/Si3N4复合材料,该材料在室温至873 K温度范围内均表现出优异的吸波性能,且随着温度的升高,其最小电磁反射系数从-31.7 d B减小至-39.9 d B,表明其高温下对电磁波的损耗能力更为优异,且整个测试温度区间,复合材料的有效吸收带宽均可以覆盖整个X波段。