随着科学技术的不断发展,散热问题成为许多领域遇到的一个共同难题。将聚酰亚胺(PI)薄膜碳化和石墨化制备的石墨膜具有优异的导热性,已成为散热解决方案中备受青睐的材料。本论文主要目的是制备具有较高结构有序性和优良导电性的PI基碳膜,为进一步制备高导热性石墨膜奠定前期基础。性能优异的聚酰亚胺薄膜是制备聚酰亚胺基碳膜和石墨膜的重要因素,本文研究的重点偏向聚酰亚胺薄膜的制备。首先研究了碳化温度对PI基碳膜结构和性能的影响,然后从配方设计、引入部分交联结构、掺杂石墨烯制备复合膜以及用流延拉伸法制膜等方面入手,研究制备PI薄膜的不同方法对PI基碳膜结构和性能的影响。并选择部分PI基碳膜进行石墨化的初步探索。本文主要通过XRD、拉曼光谱、SEM、导电性测试等来表征碳膜及部分石墨膜的形貌结构和性能。研究表明：碳化温度在700℃-1000℃时,随着碳化温度的升高,所形成碳膜的内部结构有序性提高,碳膜的二维碳层结构变得明显,表面电导率升高。另外碳化时间的适当延长,也有利于制备碳膜导电性的提高；对于BPDA-ODA-PDA型三元共聚聚酰亚胺,随着原料中PDA比例的增加,即PI原膜的刚性增加,碳膜的碳结构有序性增加,碳层致密性也更好,碳膜的表面导电性也有微弱的提高；引入TAB制备局部交联型的PI薄膜,所烧结的碳膜具有更高的有序性结构,二维碳层结构更加规整,碳层之间更加紧密,碳膜的导电、导热性也更高;单轴热拉伸对PI基碳膜有一定的影响。整体而言,随着PI薄膜拉伸率的提高,碳膜的内部结构有序度呈现先升高、后降低、再升高的趋势。微拉伸有利于碳膜内部结构规整性及面向导电性的提高；掺杂微量石墨烯的PI复合膜烧结成的碳膜具有更高的碳结构有序性和表面电导率,所制备石墨膜也具有更高面向导热率,石墨烯对PI的碳化和石墨化都具有诱导作用。然而过多石墨烯掺杂不利于所制备碳膜内部结构有序度的提高。