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中间相沥青基泡沫炭具有低密度、热导率高、热稳定性好、耐腐蚀性能,热膨胀系数低等一系列优良特性,是一种极具发展潜力的新型炭材料。但泡沫炭的强度较低,限制了其应用。因此,如何提高其强度并保持其较高的热导率是当前亟待解决的问题。本文以日本三菱公司的萘基中间相沥青为原料,采用高温自发泡法制备泡沫炭。研究了不同压力下的恒压发泡工艺、中间相沥青预氧化处理对中间相沥青基泡沫炭的结构和性能的影响；在中间相沥青中分别添加聚丙烯腈基炭纤维、聚丙烯腈基预氧丝和碳纳米管,系统地考察了纤维种类、纤维长度、原料配比和不同石墨化温度对泡沫炭的微观结构、力学性能和导热性能的影响。主要研究结论如下：1.当恒压发泡压力较低时,泡沫炭的孔泡结构以开孔为主；随着发泡压力的升高,泡沫炭的开孔逐渐减少,炭泡沫和石墨泡沫的抗压强度均逐渐增加,而石墨泡沫的热导率和比热导率呈现了先增加后减小的趋势。当发泡压力为7MPa时,石墨泡沫的热导率和比热导率达到最大值,分别为61.0W/m K和93.1(W/m K)/(g/cm3),高于传统导热材料(铜和泡沫铝)的比热导率。2.随着预氧化时间的延长,炭泡沫和石墨泡沫的体积密度和抗压强度逐渐增加,当预氧化时间为6h时,炭泡沫和石墨泡沫的体积密度和抗压强度达到最大值,分别为1.07g/cm3、1.23g/cm3、12.07MPa和9.06MPa。3.添加炭纤维粉较添加短切炭纤维对泡沫炭的的抗压强度和热导率的改善更加明显。纤维与炭基体之间的应力石墨化作用能提高基体的微区石墨化度。使其微晶尺寸增大,热导率提高。当炭纤维粉含量为6wt%时,石墨泡沫的抗压强度和热导率分别为6.7MPa和83.OW/m K,较纯石墨泡沫的热导率(39.2W/m K)提高一倍。随着石墨化温度的提高(2000℃-2500℃),石墨泡沫的微晶尺寸进一步增大,热导率显著提高,抗压强度降低。4.添加预氧丝粉较添加短切预氧丝对泡沫炭的的抗压强度和热导率的改善程度更加明显。预氧丝粉与炭基体之间的应力石墨化作用有利于提高炭基体的石墨化度,明显改善石墨泡沫的热导率。预氧丝粉含量为2wt%时,石墨泡沫的抗压强度为7.7MPa。随着石墨化温度的提高(2000℃-2500℃),预氧丝粉含量为2wt%的石墨泡沫材料的抗压强度降低,石墨微晶尺寸La和Lc明显增加,体积密度和热导率增加。石墨化温度为2500℃时,石墨泡沫的热导率达到71.8W/m K。5.适量的碳纳米管能均匀分散在炭基体中,碳纳米管与基体之间的良好界面结合显著改善了炭泡沫的力学性能,碳纳米管的含量为2wt%时,炭泡沫抗压强度最大,为11.5MPa。碳纳米管能促进石墨微晶尺寸的生长,提高其热导率,2500℃高温热处理后,碳纳米管含量为1wt%的石墨泡沫材料的微晶尺寸La和Lc有较大增加,热导率提高,为78.2W/m K,但抗压强度下降。