超材料是一种人工构造的新型材料,也称之为超构材料。超材料具备自然界物质所没有的电磁特性,如负折射现象、完美吸收、逆多普勒效应等,已经在电磁波吸收体、高性能天线和传感器等领域中得到广泛应用和研究。本文综述了超材料的定义、相关的基本性质、超材料的起源和发展以及超材料的应用,详细叙述了超材料吸波体的分析理论,包括等效介质理论、表面电流分析方法等等。论文重点研究了全介质设计超材料吸波体的方法,利用水和3D打印技术设计并制作了两款超材料宽带吸波体:一种是“工”字型水基超材料超宽带吸波体,仿真和实验都表明了该吸波体在频率7.9-21.7GHz范围内对电磁波的吸收率超过了 90%,同时具有宽角度工作能力、极化不敏感特性以及温度不敏感特性。另一种是“十”字阶梯型水基超材料柔性吸波体,将平面吸波体扩展到曲面结构。仿真和实验都论证了该吸波体在平面结构下,对5.5-27.5GHz频段内的电磁波吸收在90%以上,在曲面条件下吸波体更是在5-40GHz范围内近乎完美的统一吸收。并且还针对两种模型从吸波体各结构作用、电场能量分布和等效阻抗等方面,详细的对吸波体的吸收机理进行了讨论和分析。本文设计和研究的水基吸波体具有结构简单、易制作以及制作成本低,适应环境能力强等优点。特别是曲面柔性吸波体适用于和复杂结构共形,在雷达目标隐身、电磁兼容等领域具有一定的应用价值。