随着雷达探测技术的发展,包括飞行器侧向、前向和尾向在内的全方位隐身问题亟待解决。目前,针对侧向和前向的机翼等低温部件用吸波型聚合物基复合材料（PMC）研究较多,吸波性能较优异,但仍有待进一步提高。尾向的发动机尾喷管等高温陶瓷部件的吸波型陶瓷基复合材料（CMC）需要兼顾高温下的吸波和力学性能,基于化学气相渗透（CVI）方法制备的SiCf/Si3N4复合材料是当前的候选材料之一,但其现在吸波性能只能满足8～18 GHz全频反射损耗小于-6.0 dB,吸波性能尚需提升。本文创新性地将介观尺度的结构设计方法同微结构设计相结合,以期实现SiCf/Si3N4在8～18GHz全频反射损耗小于-10 dB的目标,为宽频及高温吸波材料的设计提供新的思路。分别采用双层阻抗匹配型、周期台阶型和三明治结构型三种结构对复合材料的吸波性能进行优化,研究其材料电磁参数及几何结构参数对其吸波性能的影响规律。首先基于PMC对三种结构进行设计优化,明确宽频吸波复合材料的设计原则,然后设计并制备具有相应结构的SiCf/Si3N4并研究其吸波性能,揭示其吸波机理。（1）基于金属背板模型和传输线理论计算了单层和双层材料能够实现8～18 GHz电磁波有效吸收的目标介电参数,计算结果表明现有单层吸波材料难以满足介电常数的设计需求,采用双层阻抗匹配型结构可在较小厚度下实现宽频设计目标。基于现有的四种不同SiC纤维（电阻率分别为10~5Ω·cm的高阻A、86.2Ω·cm的中阻B、7.3Ω·cm的中低阻C和0.46Ω·cm的低阻D）,计算和实验结果均表明采用A和C两型SiC纤维混铺作为预制体,以环氧树脂（EP）作为基体的双层阻抗匹配型C/A-SiCf/EP,其8～18 GHz频率范围反射损耗小于-10 dB。（2）基于双层阻抗匹配型吸波复合材料设计原则,制备了双层阻抗匹配型C/A-SiCf/Si3N4。通过两种SiC纤维混铺结构设计将SiCf/Si3N4在8～18 GHz的室温反射损耗从单层全频小于-2.5 dB提高到全频小于-8.0 dB;当温度升高至600℃时,双层阻抗匹配型SiCf/Si3N4平均反射损耗变化率小于3.4%,材料内部的多尺度界面引起的界面极化损耗随温度升高而减小可有效抑制电导损耗随温度升高而急剧增大的程度,这种温度补偿机制使其具有温度不敏感的吸波特性。（3）通过研究几何结构参数和材料电磁参数对周期台阶型吸波复合材料宽频吸波性能的影响规律,明确了周期台阶型宽频吸波材料的设计原则。高度结构因子和面积结构因子均应符合近黄金分割定律,结构设计用本征材料应具有中介和中高损特征,此时通过周期结构设计可实现优异的极宽频吸波性能。厚度为5.5 mm的周期台阶型Fe/EP在2.64～40 GHz极宽频范围反射损耗小于-10 dB。实验结果表明,周期台阶结构设计可有效减小复合材料的有效电磁参数,提高材料在极宽频范围内的阻抗匹配特性,从而有效提高材料的宽频吸波性能。（4）基于周期台阶型吸波复合材料设计原则,具有中介中损特性的B-SiCf/Si3N4满足要求。所制备周期台阶型B-SiCf/Si3N4在8 GHz和18 GHz频率处的反射损耗分别为-15.3 dB和-14.8 dB,实现了电磁波在低频和高频的协同强吸收。介观尺度上周期结构单元之间的耦合作用,微米尺度上材料内部微米孔之间的多次反射,纳米尺度上SiC纤维的极化损耗和电导损耗三个尺度协同作用是实现电磁波衰减的主要方式。周期台阶型SiCf/Si3N4从室温到500℃,8 GHz和18 GHz的反射损耗小于-10 dB,周期结构设计可有效抑制材料有效介电参数随温度升高而增大的程度,使得材料具有温度不敏感的吸波特性。（5）提出了三明治超材料型吸波复合材料的宽频设计原则,损耗层应为低阻相,介质层为低介低损相,并以氧化铟锡（ITO）薄膜作为损耗层、聚氯乙烯PVC为介质层,验证该结构的吸波性能。该结构能够有效降低材料参数和几何结构参数对吸波性能的依赖程度,三明治结构优异的阻抗匹配特性可使大量电磁波进入材料内部,周期性结构设计的损耗层可增强电磁波在其周期结构边缘处的电磁耦合作用,使得材料在8～18 GHz频率范围反射损耗小于-10 dB。（6）基于三明治超材料型吸波复合材料的设计原则,选择低阻D-SiCf/Si3N4为损耗层,高阻A-SiCf/Si3N4作为介质层,制备了三明治结构型A/D-1-SiCf/Si3N4。实验结果表明通过介观尺度上非连续损耗层的设计提高材料的阻抗匹配性,并增强其表面电流,微观尺度上低阻D-SiC纤维不同方向上的电流传导可产生大量欧姆损耗,纳米尺度上D-SiC纤维内部的SiC纳米晶的极化损耗可衰减电磁波,从而使得复合材料在8～18 GHz频率范围室温反射损耗小于-11.3 dB。当温度升高至600℃时,8～18 GHz频率范围平均反射损耗几乎不发生变化,具有温度不敏感的吸波特性。