电子器件的快速发展对电子设备的散热性能提出了更高的要求。在电子器件散热领域,有机相变材料具有广阔的应用前景。但是,导热系数低的缺点严重限制了这类材料的广泛应用。针对这一问题,本文借助实验、分子动力学模拟和跨尺度理论分析模型,尝试探讨有机相变材料导热增强的新方法。主要研究内容和结论如下:1、采用实验方法制备和表征了不同管径和类型的碳纳米管/月桂酸胶囊相变材料,并将制得的复合相变材料分散在二甲基硅油中用于界面散热实验。研究结果表明:采用溶剂加压渗透法可以实现有机相变材料向碳纳米管内的有效填充;管内的月桂酸分子呈现两种不同的状态,纳米胶囊有两个熔点且均低于块体熔点,纳米胶囊的相变行为不仅受壳材直径的影响还与修饰基团有关;制得的纳米胶囊具有较好的界面散热特性。2、采用分子模拟方法探究纳米限制空间内相变材料的结构和扩散特性,讨论了温度和填充率对受限分子结构和扩散行为及复合材料热导率的影响。研究结果表明:填充于管内的月桂酸分子结构较块体产生了显著的变化,管内分子呈现管状层层排布结构;管内分子的轴向扩散能力得到了显著提升,复合材料的热导率较自由态块体可以达到近200倍的提升;填充率影响管内分子拥挤度进而影响分子的结构、扩散和复合材料的导热特性。3、采用分子动力学模拟了相变材料在碳纳米管内的填充过程及受限空间内相变材料的结构、扩散和相变特性,探究受限分子相变和扩散特性的尺寸效应。研究结果表明:在纳米管直径较小时,管内分子可以进入纳米管空腔中心区域,当管径较大时,管内分子只排布在纳米管壁面附近,当碳纳米管的直径为6nm时,十八烷的管内填充率和纳米胶囊的相变潜热具有最大值;管内分子的相变过程从纳米管壁面处开始,逐渐向内部扩散;在受限作用下,管内分子自扩散系数与受限尺寸的倒数呈线性关系。4、探究了不同类型功能化对氮化硼纳米片热导率和氮化硼/相变材料界面热传递的影响,采用跨尺度模型预测分析了功能化对复合材料热导率的影响。研究结果表明:功能化会引起填料的声子散射从而降低填料热导率,但功能化的引入可以改善填料和基材的界面热传递特性。在这两方面因素的综合作用下,功能化在填料尺寸小于一定值时对复合材料的热导率提高起积极作用。