本文以石墨粉为主要原料,在配制具有良好分散性和流动性的石墨料浆的基础上,通过机械搅拌的方法在料浆中引入气泡,然后分别采用冷冻干燥成形和泡沫注凝成形工艺制备泡沫碳材料,对泡沫碳材料的体积密度、气孔率、热导率、抗压强度以及石墨化度进行了表征,并着重分析了泡沫碳材料的热学性能及其影响因素。本文所制备的泡沫碳材料具有低密度、高孔隙率、低膨胀系数、热导率可调等优点,在航空航天用热控制材料领域具有广阔的应用前景。泡沫碳材料的冷冻干燥成形工艺适用于石墨-明胶体系和纯明胶体系,分别采用石墨粉和明胶以及纯明胶为原料,经过料浆搅拌发泡、真空冷冻干燥成形和碳化、石墨化处理后得到泡沫碳材料。石墨-明胶体系中,料浆的体积发泡率为2.07～4.89倍,所得泡沫碳材料样品的显气孔率为70.36～91.86%,体积密度为0.16～0.48 g/cm~3,抗压强度为0.37～2.47 MPa,石墨化度为77.91～79.07%,热导率为1.38～20.69 W/(m·K);其性能变化规律为:随着明胶含量增加或者发泡剂浓度减小,料浆的体积发泡率降低,泡沫碳材料试样的气孔率和孔径尺寸变小,热导率、体积密度和抗压强度增加,试样的石墨化度基本不变。纯明胶体系中,料浆的体积发泡率为1.2～2.15倍,所得试样的显气孔率为52.30～62.80%,体积密度为0.56～0.66 g/cm~3,抗压强度为20.56～30.95 MPa,石墨化度为19.05～20.93%,热导率为2.54～3.47 W/(m·K);其性能变化规律为:随着明胶含量的增加,料浆体积发泡率和试样显气孔率先增加后减小,而试样的体积密度和抗压强度则是先减小后增加,试样的石墨化度基本不变。纯明胶体系制备的样品由于石墨化度低,因而其热导率低于石墨-明胶体系的样品。泡沫碳材料的泡沫注凝成形工艺适用于石墨-丙烯酰胺体系,在石墨料浆中加入丙烯酰胺单体和交联剂,料浆搅拌发泡后通过有机单体的聚合凝胶成形,再经微波干燥后得到泡沫碳材料。所制得试样的体积密度为0.36 g/cm~3,显气孔率为78.68%,抗压强度为0.35 MPa,热导率为0.19 W/(m·K)。研究结果表明,泡沫碳材料的泡沫注凝成形具有工艺简单、效率高、成本低、所得材料孔隙率高、且可加工等优点,但材料的强度和热导率较低;而冷冻干燥成形所制备的泡沫碳材料则具有高强度、高导热性的优点,但其对设备条件要求较高,其中碳化处理主要改变材料的组分和微观结构,而石墨化处理则改变材料的晶体结构,从而改善材料的热导率。