随着数字仪器和电子设备的普及与应用,生产生活过程越发便利和智能,与此同时,也带来了一定危害,电磁干扰和辐射问题逐渐发展成为一种新型污染,电磁管理迫在眉睫。此外,高科技军事技术如隐身技术,对吸波器有效吸收电磁波的性能不断提出新的要求。开发新型电磁吸波器来实现电磁波的高效吸收与耗散是解决上述问题的一个重要方案。尽管传统吸波材料在微波吸收方面取得了令人印象深刻的性能,却存在吸收带宽窄、密度高、化学稳定性差、制备成本高和负载含量高等问题。由于介电性能优秀、多孔结构丰富和比表面积高等特点,碳基材料具有卓越的微波吸收性能,但复杂的制备流程限制了其实际应用。近年来,利用丰富且可持续的生物质材料制备衍生碳作为微波吸收材料引起了研究者们的兴趣。生物质衍生碳材料可获得性好、成本低且不需要繁琐制备过程,具有广阔的应用前景,但单一涂层的吸收带宽未达到超宽带要求。超材料的结构设计概念为吸波器发展提供了新的方向,由于其一般采用金属来构建其表面结构,存在带宽窄的问题或对工艺要求高。因此本文提出利用生物质衍生碳材料代替金属来构建全介质超材料吸波器,通过有损材料的结构化设计在更宽频率范围内实现阻抗匹配,拓宽吸波带宽。本文首先以玉米粒为原料,采用无污染且简单的方法（微波加热膨胀和高温石墨化）制备了爆米花衍生碳材料,并研究了其微观结构及其电磁特性。其次基于该材料构建了周期性单元结构的全介质超材料微波吸收器。最后结合3D打印技术制备了吸波器的模型,并通过实验测试验证了其宽带吸收特性。第4章详细分析了中空十字型超材料微波吸收器的吸波特性,其反射损耗（RL,reflection loss）在4.4-18 GHz范围内小于-10 d B,且在5.6-18 GHz内吸收率达到了97%（RL＜-15 d B）。如此优异的吸波性能归因于爆米花衍生碳材料本身优秀的介电损耗及宏观结构设计带来的多重共振和边缘衍射效应,进一步提高了吸波器的阻抗匹配特性和电磁衰减能力。因此,本文设计的全介质超材料吸波器均实现了宽带微波吸收。此外,爆米花衍生碳材料重量轻,中空结构的设计更实现了较低的样品填充率,为轻质、超宽带微波吸收器的设计和大规模制备提供了重要的借鉴意义。