21世纪以来,微电子领域的发展日新月异,摩尔定律表明大约每18个月集成电路上可容纳的晶体管数目便会增加一倍。由于晶体管数目的不断增加而产生的大量热量往往造成电子器件因高温而失效。因此开发出更高效的热管理材料对于微电子领域的发展至关重要。本文主要着眼于高分子基热界面材料的研究,将石墨烯添加到聚偏氟乙烯（PVDF）基体中,制备出一种具有更高导热系数的聚合物纳米复合材料。通过改善石墨烯的分散性、与聚合物基体的界面相容性以及改进制备方法等进一步提升材料的导热性能。首先采用超临界二氧化碳辅助机械剥离的方法得到了具有高纵横比、缺陷少的石墨烯。通过溶液共混法将石墨烯添加到PVDF中,同时引入高分子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为一种“交联剂”,不仅可以改善石墨烯的分散性,而且可以通过非共价键的方式增强石墨烯与聚合物基体之间的相互作用。实验结果显示石墨烯的添加可以增加复合材料的结晶度,有利于热量的传递。当复合材料中石墨烯负载量达到10wt.%时,导热系数达到3.48 W·m-1·K-1,是原始聚合物的14.5倍,原因在于石墨烯负载量达到了阈值,形成了有效的传热路径,有助于热量的快速传递。此外石墨烯的添加改善了聚合物的热稳定性,并且复合材料仍具有良好的电绝缘性能。然后通过对石墨烯进行表面改性,以此来进一步增强石墨烯与聚合物的相互分子作用。采用聚多巴胺对石墨烯表面进行修饰后,当改性后的石墨烯负载量为10wt.%时,复合材料导热系数为4.47 W·m-1·K-1,比原来提升了 28%。此外,表面修饰PDA后,石墨烯由疏水性变为亲水性。最后通过采用静电纺丝法和冷冻干燥浇筑法构建了更加有效的传热网络结构,外力的施加使石墨烯能够定向排列而不再是随机分布,石墨烯被更加充分利用,形成更多的传热路径。采用静电纺丝法和冷冻干燥浇筑法制备的复合材料导热系数分别为6.35 W·m-1和6.58W·m-1·K-1,与溶液共混法相比,提升了 42%和47%。而且构造的传热网络结构使复合材料的导热系数受温度的影响变小。通过红外热成像仪测试了复合材料的实际散热效果,结果表明改进制备方法后,复合材料的传热性能确实得到较大改善。