聚乙烯因其重量轻、化学稳定性好、成本低、易加工成型等优点,在日常生活和工业中得到了广泛的应用。充分提高聚乙烯材料的宏观物理性能如力学、导热等,有利于将这种通用塑料拓展到一些特殊的工程应用场景,如碰撞防护和热管理,因此得到了工业界和学术界的广泛关注。为此,人们发展了共混、复合、原位聚合等多种加工方法,以实现赋予聚乙烯材料特殊的使用性能或功能。本论文针对聚乙烯材料力学和导热性能,提出了新的熔体拉伸加工工艺,成功制备出高性能的聚乙烯纳米复合薄膜,并建立其与微观结构的关系,对于实现聚乙烯材料的高性能化具有重要指导意义。具体研究内容如下:（1）与聚乙烯纤维相比,规模化制造具有优异力学性能的薄膜产品仍然是一个挑战。本工作利用高速熔体拉伸方法,制备了碳纳米管（CNTs）增强的高密度聚乙烯（HDPE）复合薄膜,重点研究了填料含量和拉伸倍数对薄膜力学性能的影响。发现当填料含量为3 wt%、拉伸倍数为80时,制备的纳米复合膜表现出最佳的拉伸强度（147 MPa）,同时杨氏模量保持在较高水平（2249 MPa）。通过对薄膜微观结构进行表征,力学增强的主要原因归于填料和加工外场对结构形成及演化的强协同作用,体现在以下三个方面:（1）形成致密的串晶多级结构;（2）实现近乎完美的晶体取向;（3）增强晶体网络之间的物理连接性。这些特征结构的构建极大改善了材料内部载荷传递,使得宏观力学性能显著提升,并且赋予材料表面优异的耐磨性,确保了其在恶劣环境下的耐久性。本工作制备超高强度聚乙烯纳米复合膜采用的是熔体加工方法,因此具有工程指导价值,为将通用塑料拓展应用到一些特殊工程领域如碰撞防护等开辟了可行路径。（2）由于易加工及潜在的低成本,将聚乙烯与无机填料复合制备成热管理器件受到越来越多的关注。然而,即使在高填料含量下,大多数聚乙烯基复合材料的热导率仍较低,同时伴随较差的力学性能,主要原因是填料在基体中难以很好的分散和取向。本工作针对HDPE和石墨烯纳米片（GNP）/CNTs复合体系,采用熔体拉伸方法制备了导热纳米复合薄膜。结果发现,通过对共混初始膜进行熔体拉伸,拉伸比12×,可以诱导GNP在薄膜内的高度取向,而CNTs（3 wt%）在GNP之间起到桥接作用。导热测试表明,当GNP含量为20 wt%,加入3 wt%的CNTs时,复合材料表现出较高的面内导热系数7.6 W/（m K）。同时,由于厚度方向导热性几乎不变,导热呈现明显的各项异性,各向异性指数达1000%。力学测试表明,相比于相同填料含量的未拉伸样品,拉伸取向样品对应的材料断裂伸长率以及拉伸强度均获得极大提升。为理解热传导行为,进一步开展了有限元模拟,发现填料取向能够更为有效地实现薄膜面内方向上的热量传递。因此,熔体拉伸被证明是一种简单、高效制备高导热、高力学强度聚乙烯纳米复合材料的新方法。