聚合物材料因轻质、易加工、电绝缘、低成本、化学稳定性好等优点,在微电子器件、发光二极管、航空航天、能源化工等领域有着广泛应用,然而大多数聚合物较低的本征导热性能限制了其进一步发展。本文制备了两种高性能导热聚合物复合材料,系统研究了复合材料的导热性能、电绝缘性和力学强度,并采用理论模型阐释了复合材料的导热性能增强机制,探索了其在热管理领域的潜在应用价值,主要内容和研究成果总结如下:基于表面改性与协同效应构建连续声子传输网络,降低填料-聚合物基体间的界面热阻,制备了兼具高导热和高强度的氮化硼/碳纳米管/聚偏氟乙烯复合材料。首先,利用多巴胺和3-氨丙基三甲氧基硅烷接枝氮化硼,以改善其在聚合物基体内的分散性及界面粘合性。其次,引入少量二氧化硅包覆的碳纳米管“桥接”氮化硼,借助不同维度填料的协同效应构建“线-面”搭接的连续导热网络。当氮化硼/碳纳米管填充量为25 wt%时,聚偏氟乙烯复合材料的导热率和拉伸强度达到1.51 W/（m·K）和55.02 MPa,体积电阻率为3.45×1012Ω·cm。导热模型分析表明:填料表面改性使复合材料的界面热阻由9.76×10-7 m~2·K/W削减为5.48×10-7m~2·K/W,而碳纳米管的引入使其界面热阻进一步降低至1.83×10-7 m~2·K/W。基于双向冰冻自组装技术构建竖直取向的层状导热骨架,通过改变冰冻参数实现填料网络的微观结构调控,制备了高导热兼具可控性的氮化硼/氧化石墨烯/聚二甲基硅氧烷复合材料。首先,以氮化硼/氧化石墨烯为基本组装单元,采用双向冰冻法制备多尺度、结构有序的导热骨架,通过改变冰冻界面浸润性及浆料液固含量来调控导热骨架的层间距和层厚度。其次,将导热骨架真空浸渍聚二甲基硅氧烷前体,经高温固化过程制备层状复合材料。当氮化硼/氧化石墨烯填充量为9.5 vol%时,复合材料导热率达到3.28 W/（m·K）,尺寸稳定性提升至79 ppm/K。借助红外热像仪捕捉了复合材料在加热和冷却过程中的表面温度变化,证明其热传导能力优异,在热管理领域有较大应用潜力。