电磁波吸收材料（吸波材料）可以有效降低武器装备的雷达信号特征,提高其战场生存能力,且在治理电子设备间的电磁干扰和防范电磁波对人体健康的危害等民用领域也有广泛应用。与传统的磁性吸波材料相比,碳基吸波材料因为具有密度低,耐氧化、耐腐蚀性能好的优势而备受关注。然而,目前的研究主要关注各种微纳结构的合成和调控。为定量地、系统性地理解碳基吸波材料的电磁性能,本文从计算和实验两方面进行研究,一方面利用材料基因组学方法进行高通量参数筛选,给出了碳基吸波材料的理想介电常数曲线;另一方面制备了多种吸波剂样品,研究了不同的结构参数（如石墨化程度、孔结构、晶化程度、尺寸参数等）对电磁参数与吸波性能的影响,使实测的介电常数曲线尽量与理想曲线靠近。建立了关于碳基吸波材料介电常数的三参数、四参数唯象模型,并以此进行了高通量参数筛选,发现理想的介电常数曲线应具有显著的频散和适中的正切,才能既具有足够强的损耗能力,又不至于阻抗失配。筛选结果得到了文献中数据的验证,为碳基吸波材料的设计在一定程度上指出了方向和目标。进一步地,对电阻损耗型吸波材料,建立了具有物理意义的随机网络模型,经参数筛选发现理想的电阻损耗型吸波材料应具有适中的电导率参数和体积分数参数。这一模型较为精确地拟合了文献中的数据。为验证随机网络模型,并探究模型中参数的物理意义与影响因素,制备了微波还原氧化石墨吸波剂。该材料具备高度疏松多孔的结构,且其导电性和孔隙率可通过退火处理进一步调节。其微波损耗机制以电阻损耗为主,介电曲线与随机网络模型较为吻合。模型中的体积分数参数可通过吸波剂质量分数调控,电导率参数是吸波剂的本征性质,可通过石墨化程度调控。该材料实现了在2.3 mm下6.5 GHz,在2.0 mm下5.7 GHz的有效吸收带宽,且实测介电数据拟合出的两个参数与筛选出的理想参数越接近,吸波性能越好。优异的吸波性能与适中的石墨化程度、薄的片层、多孔的结构和良好的分散性有关。上述结果证实了基于随机网络模型的参数筛选对实验的指导意义。为进一步研究孔体积对介电性能的影响,通过Pechini法制备了具有分级多孔结构的碳材料,通过前驱体比例调节了孔体积。此材料以电阻损耗为主,介电曲线可被随机网络模型较好地拟合。运用材料基因组学范式,用参数筛选结果指导实验优化,实现了2.2 mm下6.2 GHz的有效吸收带宽。揭示了材料中的孔影响吸波性能的机制:增大孔体积首先促进了电阻-电容随机网络的形成,随后使体积分数参数升高,电导率参数下降。开拓了调控电阻损耗型吸波材料性能的新手段。为考察多种损耗机制的协同作用,以生物质为自模板和碳源,制备了具有分级多孔结构的Fe3O4/C吸波剂,保留了棉花纤维的空心结构。随着热解温度升高,碳和Fe3O4都发生晶化和晶粒生长,伴随着介孔的收缩和坍塌,材料的电阻损耗与介电极化损耗也随之增强。Fe3O4主要对介电常数有贡献,提供了电阻损耗、偶极极化和界面极化,催化了碳的石墨化,对磁导率的影响几乎可忽略。在600℃制备的样品吸波性能也最好,在2.0 mm下有效吸收带宽达4.50 GHz,表明了三参数、四参数模型对损耗机制较复杂的吸波材料的开发具有定性的指导意义。为探究纳米复合材料的尺寸和组分对介电性能的影响,利用“特洛伊催化剂”策略实现了碳纳米管直径的调控,发现更小的管径使导电网络更容易形成,且具有更大的表面积,增强了电阻损耗与界面极化损耗。作为催化剂前驱体和载体的Ni O-Mg O则起到了调节阻抗的作用。再次证明实测介电曲线与三参数、四参数模型的筛选结果越接近,吸波性能越好,在1.6 mm下实现了4.4 GHz的有效吸收带宽。