中间相沥青基碳纤维（MPCF）是以中间相沥青为原料制备的一种碳纤维材料,因其具备优异的导热性与热稳定性而被认为是最有潜力的热管理材料之一。MPCF的高导热性能与其独特的石墨微晶结构密不可分。因此,为了制备高导热MPCF,有必要探究其石墨微晶结构与热导性能的关系,从而为制备工艺的优化提供指导。针对碳纤维微观结构的实际研究难度大,石墨微晶结构与性能的关系难以被精确描述的问题,本论文采用非平衡分子动力学模拟（NEMD）的方法,通过将MPCF中石墨微晶的多种结构参数单独分离变量建模,对微晶结构与热导性能之间的相关性及其微观机理进行了研究,取得的主要结论如下:1.研究了微晶层数、d002值、长度、宽度等结构参数以及参数间的耦合效应对热导率的影响。结果表明,改变微晶的尺寸参数将会改变体系内声子自由程或单位体积平均声子数量,从而影响微晶热导率,但不同的结构参数引起的变化趋势不同。增加微晶层数或d002值都将降低热导率,但d002值的影响更严重;增加微晶长度或宽度都将提升热导率,且增加长度的作用最明显。在效应耦合方面,层数效应与面内的热导尺寸效应只能形成叠加关系,但面内热导尺寸效应之间可以形成耦合作用;高温会降低微晶热导率并削弱微晶热导长度优势,但对宽度效应或层数效应的影响不明显。2.研究了微晶的缺陷结构对其热导率与体系稳定性的影响。研究表明,缺陷结构会导致体系稳定性降低,还会引起声子缺陷散射从而降低微晶热导率和热导长度优势。增加体内空位缺陷的大小或分散性都将降低微晶热导率和稳定性,但分散性的危害更大。掺杂型缺陷对于微晶的损害较为缓和,且掺杂N原子与石墨微晶结构匹配性更佳。增大边缘缺陷的幅度或混乱度都将降低微晶热导率和稳定性,但混乱度的影响相对较小,且其影响趋势与缺陷幅度有关。缺陷的层分布对于稳定性没有影响,但更集中的层分布有利于保存热导率。增大片层间夹角或弯折片层都将降低热导率和稳定性。微晶间的间隙对热导性能损害极大,然而悬键边缘和卡片式堆叠结构将有助于微晶间结合从而保留热导率。倒逆（Umklapp）散射的效果与缺陷散射的强弱有关,当缺陷散射较强时,微晶热导率对温度不敏感。3.研究了热处理过程中石墨微晶结构的微观变化过程和其对石墨微晶性能的影响。研究表明,较高的热处理温度或较长的处理时间将会使得完整微晶的边缘结构发生变形从而降低自身性能,但在微晶集群的角度上看,这种变形也将更有利于微晶间的结合长大从而提高整体热导性能。在热处理过程中,单空位（SV）缺陷将发生随机迁移行为,且温度越高迁移越剧烈;多个SV缺陷同时迁移可能产生四种不同的结果,但迁移的最终状态和性能修复效果与缺陷浓度相关;较大的空位缺陷难以在热处理中迁移,但缺原子数在5以下时仍能够发生结构变形从而影响微晶性能。在热处理过程中,边缘原子会自发地填补边缘块状缺陷从而修复微晶性能,但这与热处理温度、块状缺陷大小以及边缘缺陷的混乱度相关。