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如今的电子工业越来越向大功率、智能化及集成化方向发展,电子器件耗散功率急剧上升等一系列问题,使得兼具质轻、高导热导电性、高强度等诸多优势的碳材料在热管理材料领域具有良好的应用前景,但碳材料的高导热性被局限于纳米尺度上。目前市场上,宏观碳材料制品的导热性能良莠不齐。高温热处理被认为是一种可改善宏观碳材料制品导热性能一种有效方法,但高温热处理是如何影响碳材料的导热性能的。这两者之间的影响机制的探究,对理解和制备高导热宏观碳材料制品至关重要。本文利用瞬态电热技术（TET）和电流热退火方法,对聚丙烯腈基碳纤维（PAN-CF）、碳纳米管导电薄膜（CNTB）、碳纳米管纤维（CNTF）和超薄石墨纸（GP）四种碳材料的有效热扩散系数(αeff)进行原位测量。研究了退火温度对上述四种碳材料导热性能的影响,并对电流热退火过程中的各种声子散射机制进行了分析总结;对电流热退火处理后的碳材料进行Raman表征,分析了电流热退火过程中,碳材料的微观结构演变;探究了电流热退火条件下,碳材料的微观结构、导热与导电性能之间的关联机制。主要实验结论如下:（1）对未经电流热退火处理的PAN-CF、CNTB、CNTF和GP进行导热性能的测量,发现四种碳材料的导热性能均比纳米尺度下的碳材料低很多。经分析,造成碳纳米材料的强导热性能发生骤减的主要原因是:材料在制备过程中因化学和物理加工导致材料产生化学组分缺陷和构型缺陷;组成材料的碳纳米薄片之间存在较大的接触热阻。（2）电流热退火效应对不同碳材料导热性能的影响不同,且存在沿样品长度方向电流热退火水平不均匀的现象。在对碳材料进行电流热退火的过程中,PAN-CF的αeff约提高了3.45倍,CNTB1的αeff约提高了1.34倍,两者导热性能随着退火温度的增大而增大;CNTB2和CNTF的导热性能出现了“突变现象”,且沿CNTB平面两个边长方向上的样品（CNTB1和CNTB2）导热性能具有各向异性;GP的αeff约下降了1.85倍,导热性能随着退火温度的增大而降低。（3）高温热处理去除了PAN-CF和CNTB1中的杂质原子,石墨微晶结构有序性得到提高,微晶尺寸增大,声子散射中心数量减小,声子有效平均自由程增大,使得PAN-CF和CNTB1的导热性能得到提高;组成CNTB2和CNTF的纯碳纳米管和嵌入杂质的碳纳米管之间存在的热膨胀性失配,是造成CNTB2和CNTF出现αeff“突变现象”的主要原因;多壁碳纳米管结构的复杂性和排列的杂乱无序性是造成CNTB1和CNTB2的导热性能存在各向异性的主要原因;石墨微晶片间存在较大的接触热阻和较多数量的晶界、微晶片间的热膨胀性差异以及电流热退火处理导致的C原子升华,是造成GP导热性能出现单一下降的主要原因。碳材料中的声子散射由多种散射机制共同作用,相互影响。（4）随着电流退火效应的增强,四种碳材料的石墨化程度出现不同程度的增大,材料的微观结构有序性增大,缺陷密度减小。材料在石墨化过程中C原子获得能量,电子处于激发状态,诱发C原子产生杂化效应,导致材料晶体的微观平面结构和空间构型均得到优化改善。（5）随着退火电流的增大,PAN-CF的电阻呈下降趋势;CNTB的电阻呈上升趋势;CNTF和GP的电阻呈现先下降后上升的趋势。研究发现碳材料的热扩散系数与材料电阻的倒数存在良好的线性关系,对其进行线性拟合,得到了相应的线性关系式。