随着电工领域和汽车工业的迅速发展,具有优良导热性能的橡胶复合材料已成为目前研究的热点,常用提高橡胶复合材料导热性能的方法是在材料基体中填充高导热填料。本文从实验研究和数值模拟两个方面对填充型橡胶复合材料的导热性能进行研究。实验研究部分：搭建了热探针法测量橡胶复合材料不同方向导热性能的实验平台,从多方位测量了氮化铝和碳纳米管分别填充三元乙丙橡胶复合材料试样的导热性能。测量结果表明：填充氮化铝和碳纳米管均可以显著增强三元乙丙橡胶的导热性能,由于氮化铝和碳纳米管自身取向的不同,填充氮化铝的试样不同方向上的导热系数差别很小,而填充碳纳米管的试样不同方向上的导热系数差异比较显著,结果对制备单一方向上具有高导热性材料具有一定的指导意义。数值模拟部分：利用ANSYS有限元软件分别对均匀分布情况下颗粒形状、体积分数、柱体型颗粒取向及长径比、颗粒导热性以及球形填充颗粒空间随机分布对橡胶复合材料导热性能的影响进行了数值模拟研究。研究发现：在均匀分布情况下,低填充分数时,圆柱形颗粒(纤维型)填充效果最佳,圆柱取向对橡胶复合材料导热性能有较大影响,而且长径比越大的圆柱形填充物对橡胶导热性能的提升幅度越大；依靠增大填充颗粒导热性来提高复合材料的导热性能有一定局限性,填料导热系数与基体材料导热系数之比存在一个临界值,在临界值以下随着比值的增大复合材料的导热系数增加,当超过临界值后复合材料的导热系数基本不变；在相同的体积分数下,空间随机分布的热导率比均匀分布的略高。当体积分数为20%～35%之间时,颗粒的空间分布对热导率的影响是最显著的,颗粒的空间分布决定了能否形成较好的热传导网链,在填充量一定的情况下,可以根据适当的空间分布,使复合材料具有较高的导热性能。最后通过不同填充量氮化铝填充三元乙丙橡胶实验测量与数值模拟结果进行比较发现,两者吻合良好,趋势基本一致,随机分布比均匀分布更接近于实验值。有限元方法可以大大减少实验次数,降低实验和材料开发成本,模拟值作为预测复合材料导热性能的依据,对制备高导热复合材料有重要的指导意义。