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随着现代科学技术的飞速发展,通讯技术也得到了快速的进步,然而技术的进步不止方便了人类的生产生活,同时伴随而来的电磁辐射和电磁污染也会影响到人类的身心健康和精密器件的运行。由此,提出了用吸波材料进行电磁防护的概念。吸波材料是指能吸收或大幅减弱投射到它表面的电磁波能量,将电磁波能量转换成热能耗散掉,从而减少电磁干扰的一类材料,目前被广泛发展应用在电磁屏蔽领域。此外,在军事领域内,随着雷达探测技术的不断发展,吸波材料作为隐身技术的重要基础,在维持国家国防安全方面也发挥着重要作用。因此,探索高效、轻质、性能高的吸波材料具有重要的意义。目前单一类型的吸波材料由于衰减强度低、阻抗匹配难调节等缺点,很难满足应用的要求。因此为解决这上述问题,本论文开展了铁系元素化合物、合金以及与石墨烯复合等材料体系的合成、微结构表征和吸波性能研究。旨在通过对材料组分和微结构设计调制来优化其电磁性能,探索电磁吸收机理,最终实现材料在吸收强度、有效吸收带宽和匹配厚度等方面的改进。主要内容如下:1.采用Ni Fe-层状双金属氢氧化物（LDH）为前驱体,在氨气和氩气气氛下进行不同温度的煅烧,制备了Ni Fe-氧化体、氮化物、合金和三相异质结构复合材料。X射线衍射（XRD）测试结果表明:在氩气气氛下330℃热处理2 h得到的样品（O330）只含有Ni Fe-氧化物;在氨气下370℃（N370）和400℃（A400）热处理2 h得到的样品分别得到Ni Fe-氮化物和合金;在氨气下380℃热处理2 h得到的样品（ONA380）为Ni Fe-氧化物、氮化物、合金三相异质结构复合材料。XRD精修结果证实ONA380中氧化物相（Ni O和Ni Fe2O4）、氮化物相（Fe Ni3N）和合金相（Fe Ni3）的相对含量分别为33.34、44.74和21.92 wt%,其中Ni O和Ni Fe2O4的相对含量分别为12.01和21.33 wt%。通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）观察可知,Ni Fe-LDH经过热处理得到的样品保留了源自LDH的板状形态。吸波性能测试显示ONA380的吸波性能优于O300、N370和A400。ONA380的最低反射损耗值(RLmin)在9.68 GHz时达到-59.29 d B,而匹配厚度仅为2.02 mm,有效吸收带宽（EAB,RL＜-10 d B）为2.44GHz（8.68-11.12 GHz）。分析电磁参数可知,通过Ni Fe-LDH纳米片制备的三相异质结构复合材料,在该温度下热处理保持了板状的形态,利于磁性材料在GHz范围内突破Snoek极限的限制,高的各向异性可使材料的自然共振加强,提升材料的自然共振频率。第一性原理计算结果表明异质界面间的电子传输有利于增加材料的电导损耗能力。因此,上述多种消耗机制的协同效应共同促进了电磁波的衰减。2.通过对沸石咪唑酯多孔骨架材料-67（ZIF-67）模板进行连续刻蚀,随后在氨气条件进行热处理,制备得到Co3O4/氮掺杂的碳（NC）@Co Nix（x=1、1.5和2）蛋黄壳（yolk-shell）结构复合材料。结合XRD和元素分析（Mapping）的结果可知,该yolk-shell结构壳层为Co Nix合金,核为Co3O4和NC的纳米颗粒。SEM和TEM结果显示,控制Ni含量可以控制yolk-shell结构内部核的大小和壳层的厚度。氮气吸脱附实验（BET）证实该结构具有丰富的介孔结构和高的比表面积。吸波性能测结果表明当Ni含量为1.5时,Co3O4/NC@Co Ni1.5样品的吸波性能最优,RLmin值在15.2 GHz时达到-71.15 d B,且厚度仅为1.71 mm。当厚度为1.78mm时,EAB达到5 GHz（13-18 GHz）,覆盖了超过83%的Ku波段（12-18 GHz）。当厚度增加到2.57 mm时,EAB达到3.48 GHz（8-11.48 GHz）,覆盖87%以上的X波段（8-12 GHz）。因此,在1.78-2.57 mm之间调整厚度可以实现对Ku波段或X波段的完全吸收。通过分析电磁参数可知吸波性能的提高主要归因于以下几个方面:（1）Co3O4/NC和Co Ni合金的组合起到双重损耗作用,优化了复介电常数和复磁导率,从而调节了yolk-shell结构的阻抗匹配;（2）Co3O4/NC@Co Ni1.5复合材料中丰富的异质界面导致了更多的界面极化和偶极极化,核和壳层结构之间的空腔增强了入射电磁波的多重反射和散射,导致材料的衰减特性进一步增强;（3）由合金纳米粒子组成的壳层形成了一个导电网络,促进了跳跃电子的移动,从而促进了电导损耗;（4）自然共振和交换共振引起了Co3O4/NC@Co Ni1.5的磁损耗能力的增加。总之,Co3O4/NC@Co Nix（x=1,1.5和2）yolk-shell复合材料通过良好的阻抗匹配和来自界面极化、偶极子极化、电导损耗和磁损耗的协同效应共同促进了电磁波的衰减。3.采用以乙醇为溶剂的溶剂热法,添加3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）作为表面改性剂和交联剂,制备出可精确控制密度的无体积收缩石墨烯气凝胶（GA）材料。调节石墨烯胶体的浓度,可实现对GA密度和孔径大小的精确控制。在溶剂热过程中添加碳包覆四氧化三铁（Fe3O4@C）微球,制备了Fe3O4@C/GA复合材料。电镜分析结果发现Fe3O4@C微球均匀的吸附在石墨烯气凝胶骨架上。吸波性能测试结果表明,当GA的密度控制在4.5 mg·cm-3时,GA材料表现出优异的吸波性能,在24.29 GHz处的RLmin值为-50.3 d B,匹配厚度仅为1.14 mm,EAB为5.27 GHz。在该密度GA中负载10 wt%Fe3O4@C微球后,Fe3O4@C/GA复合材料的匹配厚度和有效吸收带宽得到了进一步提升,在19.87 GHz处的RLmin值为-54.0 d B,匹配厚度减小到0.99 mm,EAB达到6.5 GHz,覆盖了整个K波段的80%。分析电磁参数可知:通过改变GA的密度可以调节其阻抗匹配和电导损耗,从而优化电磁参数达到最大吸波性能;在GA基体中引入磁性Fe3O4@C微球,不但实现界面极化弛豫和涡流损耗,而且可以进一步地满足阻抗匹配,最终提升了材料的磁损耗和介电损耗能力。