近年来，民用、商业、军事等领域关键电子设备的工作频率提高到X波段（8.2～12.4GHz），相关电磁波吸收材料日益受到关注。介电型吸波材料是当前研究的焦点。常规介电型吸波材料难以实现X波段全频电磁波反射系数小于-10dB的要求。此外，吸收为主导的电磁屏蔽材料及其轻量化设计是吸波材料领域的另一大难题，常规电磁屏蔽材料难以实现比屏蔽效能大于100dB·cm3/g的要求。因此，迫切需要针对X波段发展新型吸波材料以满足对电磁波宽频、强吸收的要求。　　传统介电型吸波材料的微结构可归纳为吸波剂B相分散在透波基体A相中构成的两相材料。本论文从吸波剂的微结构设计角度出发，引入中等损耗材料C相，优选设计了以下几种由B、C相组成的异质结构复合材料作为吸波剂，构成A/B/C型吸波材料：介电损耗型吸波剂，如ZnO/ZnAl2O4复相陶瓷；介电/电导复合损耗型吸波剂，如碳纳米管（Carbon nanotubes，CNTs）、石墨烯与ZnO、氧化铁（γ-Fe2O3）组成的复相陶瓷；电导损耗型吸波剂，如CNTs修饰石墨烯。通过研究材料的成分、微结构对电磁性能的影响，揭示异质界面的电磁波吸收机理，实现对电磁参数的可控设计，达到了X波段全频电磁波反射系数小于-10dB的目标。主要研究内容和结果如下：　　（1）以多孔ZrSiO4为A相、以Al掺杂ZnO（Al-ZnO）为B相构成A/B型复相陶瓷，研究了ZrSiO4/Al-ZnO复相陶瓷的吸波性能。阐述了Al掺杂对材料晶体形貌、载流子浓度、极化能力和介电损耗的影响。随着掺杂浓度的增大，ZnO颗粒形貌从球形颗粒转变为花状。当Al掺杂过量时则会在材料内形成ZnAl2O4相，降低介电常数和介电损耗。　　（2）以石蜡为A相、ZnO为B相、ZnAl2O4为C相构成A/B/C型吸波材料，研究了其电磁性能。阐述了亚微米ZnO颗粒结合中等损耗相ZnAl2O4纳米晶所形成的异质结构对材料电磁性能的影响，揭示了异质界面对载流子浓度、迁移率、界面极化和介电性能影响的机理。ZnO-ZnAl2O4异质结构增强了材料的界面极化能力和介电损耗，材料最小反射系数达到-25dB，有效吸收带宽覆盖整个X波段。　　（3）以SiO2为A相、CNTs为B相、ZnO为C相构成介电/电导复合损耗型吸波材料，研究了其电磁性能。揭示了材料在热处理过程中CNTs微结构以及ZnO晶格缺陷的演化规律。材料的载流子浓度随氧空位增加而增大，导致了材料界面极化和介电损耗能力显著增强，材料最小反射系数达到-70dB（相当于99.99999％的电磁波能量被吸收）。　　（4）以石蜡为A相、还原氧化石墨烯（RGO）为B相、γ-Fe2O3纳米颗粒团簇为C相构成复杂纳米界面介电/电导复合损耗型吸波材料，研究了其电磁性能。揭示了纳米颗粒团簇界面极化和RGO电导损耗对电磁波吸收性能影响的机理。材料最小反射系数达到-59.7dB。　　（5）以硅树脂为A相、RGO为B相、原位生长的CNTs为C相构成电导损耗型吸波材料，研究了其电磁性能。CNTs通过C-C共价键结合原位生长在RGO表面。揭示了CNTs/RGO异质界面对极化损耗和吸波性能影响的机理。所制备材料的最小反射系数达到-55dB，有效吸收带宽为3.5GHz。　　（6）以硅树脂为A相、石墨烯泡沫（G）为B相、原位生长CNTs为C相构成具有仿生海绵结构的材料。研究了其吸波和屏蔽性能。阐述了非晶态CNTs均匀生在在石墨烯表面构成的三维多孔结构对电磁性能的影响。揭示了非晶态CNTs的缺陷、CNTs与G之间界面的缺陷对载流子传输以及界面对电磁波吸收性能影响的机制。CNTs/G复合材料综合了低密度和强电磁波吸收的性能特点。CNTs/G复合材料的电磁屏蔽机制以吸收为主，比屏蔽效能达到当前已知的最高值371dB·cm3/g。