有机硅材料因其具有良好的耐高低温性、耐辐射性、耐氧化和耐气候性等,被广泛应用于电子电器、航天、建筑、化工和交通运输等领域,但是传统的聚硅氧烷热导率较低,力学性能也存在不足。碳纳米管具备独一无二的构造和优良的电学、热学和力学性能可以作为高性能聚合物基材料的理想填料。然而,碳纳米管的表面能较大,容易团聚,且与聚合物相容性差等缺点,因此碳纳米管作为填料首先要解决的问题是如何防止碳纳米管团聚,以及怎样改善聚合物与碳纳米管的相容性。本论文主要探究了三种不同的液晶对碳纳米管进行功能化改性,然后作为有机硅基体的填料,制备了液晶-碳纳米管/有机硅纳米复合材料,并研究了施加电场后,液晶诱导碳纳米管的取向及其对有机硅复合材料导热性能和力学性能的影响。具体内容包括:(1)分别研究了三种液晶分子——N-(4-甲氧基亚苄基)对丁基苯胺(MBBA),4-氰基-4’-正辛氧基联苯(8OCB)和3,4-二氟苯基双环己基乙烯(ECFB)对碳纳米管功能化改性,通过荧光光谱仪、紫外-可见分光光度计、红外光谱仪、XRD、TGA对液晶改性碳纳米管进行表征,结果表明碳纳米管与三种液晶分子之间均通过非共价键(π-π堆积)作用相结合。(2)分别将三种液晶改性的碳纳米管作为填料,制备有机硅纳米复合材料。通过SEM、TEM观察复合材料的微观形貌,结果表明通过液晶改性后,MWCNTs(多壁碳纳米管)在有机硅中的分散性有明显提高,并且与有机硅的相容性也相应加强,对有机硅力学性能和导热性能提升比较显著。当碳纳米管质量分数为1 wt%时,三种液晶-碳纳米管/有机硅复合材料的拉伸强度均达到最大,MBBA-MWCNTs/有机硅复合材料、ECFB-MWCNTs/有机硅复合材料和8OCB-MWCNTs/有机硅复合材料拉伸强度分别为6.78 MPa、8.85 MPa、11.83 MPa,相对于相同含量的MWCNTs/有机硅复合材料分别提高了36%、78%、138%。当碳纳米管的质量分数为14 wt%时,MBBA-MWCNTs/有机硅复合材料的导热系数达到0.5615 W/(m·K),大约是纯的有机硅材料的4倍,比相同质量分数的MWCNTs/有机硅材料的导热系数高54%;ECFB-MWCNTs/有机硅复合材料的导热系数达到0.8101 W/(m·K),大约是纯的有机硅材料的5.3倍,比相同质量分数的MWCNTs/有机硅材料的导热系数高122%;8OCB-MWCNTs/有机硅复合材料的导热系数达到0.9543 W/(m·K),大约是纯的有机硅材料的6.2倍,比相同质量分数的MWCNTs/有机硅材料的导热系数高162%。(3)在外加电场作用下,偏光显微镜和计算机实测偏振光实验检测仪测试结果表明ECFB、8OCB两种液晶会随着电压的变化,沿着电场方向发生偏转,说明这两种液晶有光电效应。分别把ECFB-MWCNTs和8OCB-MWCNTs复合材料作为有机硅基体的填料,在复合材料固化成型过程当中施加电场诱导碳纳米管取向,制备得到高取向的碳纳米管/有机硅导热复合材料。施加电场后,ECFB-MWCNTs/有机硅和8OCB-MWCNTs/有机硅复合材料的导热性能提高显著,当碳纳米管质量分数为11 wt%时,施加电场后的ECFB-MWCNTs/有机硅复合材料复合材料导热系数为1.5112 W/(m·K),是施加电场后的MWCNTs/有机硅复合材料的4倍,比纯的有机硅基体提高了约883%,比未施加电场的相同样品提高约93%,比相同质量分数的MWCNTs/有机硅复合材料提高约326%。当MWCNTs质量分数为11 wt%时,施加电场后的8OCB-MWCNTs/有机硅复合材料导热系数为2.3574 W/(m·K),是施加电场后的MWCNTs/有机硅复合材料的6.5倍,比纯的有机硅基体提高了约1433%,比未施加电场的相同样品提高约160%,比相同质量分数的MWCNTs/有机硅复合材料提高约565%。(4)经过一系列的研究,说明液晶有效改善了碳纳米管在有机硅基体中的分散性,提高了碳纳米管与基体间的界面作用。对液晶功能化碳纳米管有机硅复合材料施加电场,通过结构和性能关系研究,分析了液晶功能化碳纳米管复合材料的场致诱导作用及性能提高的机理。研究发现,在电场作用下,液晶可以诱导碳纳米管顺着电场方向排列和分布。方向一致的碳纳米管可以减小声子的碰撞和散射,更有利于在有机硅复合材料中形成更多的导热通路,提高复合材料的导热性能。