消费电子产品走向微型化、轻薄化、智能化,带动有效散热需求不断释放。工业界成熟的电子设备散热方案（传统的热设计）已经无法满足当今时代终端产品的散热需求。当下广泛应用于电子封装领域的低成本、轻质高分子材料几乎不具备散热功能。散热材料的开发已然成为制约电子芯片提高运算速率、功能性与可靠性,延长服务寿命的技术瓶颈。因此,开发新型散热高分子复合材料作为即经济又可靠的被动冷却方案,是解决高热导率材料的巨大需求和缺乏之间不匹配的有效途径。结合国内外散热高分子复合材料的研究现状,以实现高热导率为目标,本论文设计不同维度散热材料构筑的导热网络,由此制备新型散热高分子复合材料,并优化基于有效介质理论的导热模型。提高材料散热能力的同时兼顾绝缘性能与热稳定性。并通过有限元模拟材料微观区域的热流与温度分布,直观分析不同设计下结构内的热点分布与位置。论文主要研究内容如下:1.以一维（1D）碳化硅纳米线（SiCnw）设计SiCnw网络结构。通过轴向载荷与聚偏氟乙烯（PVDF）共同作用促使SiCnw在水平方向桥接形成导热网络。通过控制厚度调控SiCnw的桥接程度和网状结构完成度。在SiCnw含量为30 wt%且PVDF/SiCnw复合材料的厚度低至0.1 mm,面内热导率可达13.31 W/（m·K）。并基于实验数据完善了纳米线桥接程度和分布状态影响复合材料热导率的理论模型。2.以1D SiCnw和二维（2D）石墨烯设计1D-2D结构。制备键合的石墨烯-SiCnw结构,在轴向载荷作用下形成面内导热网络。所制备复合材料面内热导率得到大幅提升（30.49 W/（m·K））,远高于SiCnw网络,说明不同维度导热材料的复配有利于构建更高效的传热网络。但其垂直方向热导率不高。为实现有效的纵向热传输,具备磁场响应的石墨烯被垂直定向与SiCnw形成非键合导热结构,将复合材料垂直方向热导率提升至0.71 W/（m·K）。表明键合1D-2D结构中SiCnw能更有效构建石墨烯的层间声子通路。考虑应用在电子封装领域材料所需的可靠性与安全性,耐击穿的钛酸钡颗粒被引入包含键合石墨烯-SiCnw结构的复合材料中有效提高其击穿电压（2.19kV）,比纯环氧增强169.5%。3.以零维（0D）SiC颗粒与2D还原氧化石墨烯（rGO）优化设计0D-2D结构。优化配置GO与氨基化SiC颗粒的比例,在GO的辅助下通过静电自组装实现SiC颗粒完全覆盖GO的复合结构。制备复合材料的各项性能（热导率、电性能以及力学性能）证实GO与SiC颗粒形成的最优比例是1:100。为进一步提高复合材料的传热性能,对GO@SiC进行热还原处理,并优化配置复合结构中SiC颗粒粒径,制备0D-2D rGO@SiC复合结构。结果表明,SiC颗粒600nm时复合材料具有最高的热导率1.02 W/（m·K）,其电导率也维持在1.18×10-12 S/cm。4.以上实验结果表明低维导热材料构建键合导热网络可以高效提高材料各向异性传热能力。结合最近开发研究新型导热材料的热点,以镍泡沫为模板设计合成了键合的各向同性磷化硼（BP）晶体三维（3D）导热网络。含3D-BP的复合材料各向同性热导率可达2.01 W/（m·K）,比纯环氧提高了 980.5%。同时也具备更适用于电子设备的热膨胀系数（26.95×10-6/℃,远低于环氧树脂的60.69×10-6/℃）。5.基于实验内容,abaqus有限元方法被用于模拟不同2D传热效果。在相同环境因素中,有效分析极限条件下各复合材料内部热量传输过程。对填充型复合材料内部不同维度导热填料的结构形态与分布状态对传热能力的影响进行系统分析,并为今后的实验设计提供有效的理论指导。