随着科学技术的进步和吸波领域的扩展,人们对吸波材料的性能需求逐渐朝着“更轻、更薄、更宽、更低、更强”的方向发展。传统吸波材料因为高密度、窄宽带的问题,在应用领域受到了极大的限制。近十几年来,作为新型吸波材料的碳基吸波材料和超材料已经成为人们关注的热点。碳基吸波材料具有较低的密度,在高频范围的吸波性能优异,但吸收频段很难向低频扩展。超材料作为一种可调节的人工电磁材料,对特定频段的电磁波可以实现完美吸收,但同样很难在保持轻薄的前提下拓展带宽。将基于不同吸波机理的碳基吸波材料与超材料相结合,为提高材料的吸波性能提供了新的可能。目前,人们对超材料与其他吸波材料的复合结构已经有了很多研究,但对材料之间的耦合作用机理尚不明确。因此,本文通过HFSS进行仿真分析,以多壁碳纳米管/石墨烯吸波海绵作为碳基吸波材料的典型代表,在研究其吸波特性的基础上,分别与金属基和全介质超材料两种不同种类的超材料复合,研究复合结构的吸波性能随着组成材料参数变化的规律,探讨了碳基吸波材料和超材料之间的结合方式和相互之间的作用。研究结果表明,碳基吸波材料板的吸收峰随着相对介电常数实部的增大整体向低频移动。损耗角正切值的增大会使碳基吸波材料板的吸收强度呈现先增强后减弱的规律,而板厚度的增加会使碳基吸波材料板的吸收峰向低频移动、带宽增加。在碳基吸波材料与两种金属基超材料复合结构的研究中,发现碳基吸波材料的相对介电常数实部或损耗角正切值过高均会影响超材料的谐振。超材料在谐振过程中存在“电场厚度”,在超材料与其他材料的复合设计中不仅需要考虑物理尺寸上的叠加,还要考虑材料在电场上的叠加。对于装载集总单元器件的金属基超材料来说,调节超材料的集总单元值能够有效调节复合结构的吸波性能。对碳基吸波材料与球状全介质超材料复合结构的研究表明,碳基吸波材料相对介电常数实部的增加对复合结构的磁谐振峰和高阶谐振峰影响很小,但会使电谐振峰向左偏移。碳基吸波材料的损耗角正切是导致复合结构吸收强度整体增加的主要原因,但过高的损耗会降低谐振峰的强度,使谐振峰发生偏移和消失。碳基吸波材料通过对电场的损耗影响电介质球本身的谐振和相互之间的耦合作用,从而对复合结构的谐振峰产生影响。电介质球的相对介电常数和半径的增大对复合结构性能的影响有类似的变化规律,磁谐振峰和电谐振峰都会向左偏移,强度也会增强。通过改变碳基吸波材料和电介质球的材料参数,可以灵活地调节复合结构的谐振峰位置和强度。