高导热金属基复合材料结合了金属基体和增强体优良的导热性能以及增强体低膨胀的特性，成为近年来开发新型热管理材料研究的热点。要充分发掘高导热复合材料的导热性能必须解决以下问题：充分提高增强体的体积分数；改善界面结合，降低界面热阻；考虑各种特殊因素的影响。针对以上存在的问题，国内外进行了大量的相关研究，但大多数研究只停留在解决实际问题的表面上，以这些因素对高导热复合材料导热性能影响的定量认识仍缺乏系统有力的报道。对此，本文基于有效介质理论的原理和方法，主要以高体积分数SiCp/Al，Cu(Al)/diamond复合材料作为研究对象，系统地论述了高导热复合材料中显微结构—导热性能关联，建立了二者之间的定量关系，并对高导热复合材料导热性能中存在的若干问题进行了深入研究：　　 (1)多种球形颗粒混合增强复合材料有效热导率的求解问题　　 基于有效介质近似原理提出适合预测多种球形颗粒混合增强复合材料有效热导率的导热模型(MEMA)。对于多种粒径复合材料的热导率，MEMA和细分有效介质(DEM)模型的计算值非常接近，都能够对实验结果进行较好的预测，但MEMA模型的计算更为简单。对于双粒径复合材料，增加颗粒粒径和大颗粒的体积分数均可以提高复合材料的热导率。大小颗粒粒径比对复合材料的影响，依赖于自身的值，小颗粒的粒径以及大颗粒的体积分数。　　 MEMA模型可对不同导热性能颗粒混合增强复合材料的热导率进行较好的预测，并得出对SiC和金刚石颗粒混合增强铝基复合材料，使用20vol.％的金刚石取代相应份数的SiC颗粒，就可以使整体复合材料的热导率达到300W·m-1·K-1，能够很好的满足高发热密度电子封装材料散热的要求。　　 对于含有孔隙的复合材料，MEMA和两步Hasselman-Johnson模型的计算值十分接近，且都能够对实验结果进行较好的预测。复合材料的热导率随孔隙度的增加，呈线性下降，且下降程度高于对应的孔隙率。　　 (2)多种不同形状的颗粒混合增强复合材料有效热导率的求解问题　　 基于多重散射理论的格林函数技术提出适合预测多种不同形状颗粒混合增强复合材料有效热导率的导热模型(G-MEMA)。模型计算结果显示，在原SiCp/Al复合材料中添加少量的碳纳米管会大大提升整体复合材料的导热性能，低于达到同等程度金刚石颗粒的添加量。碳纳米管对复合材料导热的贡献的大小主要取决于界面热阻和长径比，但当长径比大于500时，复合材料的热导率对长径比不敏感。　　 (3)高导热复合材料中导热性能中的界面作用　　 简单概括影响复合材料导热性能的几类界面特征。基于MEMA模型提出了适合描述具有超越完美界面复合材料热导率的简易模型，并得出在具有超越完美界面复合材料中，颗粒粒径在一定范围内，颗粒之间的相互连通才会显著提高整体复合材料的热导率。　　 基于Hasselman-Johnson模型提出适合描述具有非完美界面复合材料热导率的简易模型，计算值和实验值吻合得较好。并得出界面处的空气薄层是决定此类复合材料导热性能的重要因素，大约20nm厚度的空气层就将高导热性能的颗粒等同为基体中的孔隙。复合材料的热导率与界面层的导热性成正比，与厚度成反比。含有高导热性能颗粒复合材料的热导率对界面层的导热性和厚度更为敏感。　　 (4)Al/diamond复合材料中界面导热的各向异性作用　　 通过对金刚石几何形状的分析，使用等效粒径法和MEMA模型建立了描述Al/diamond复合材料有效热导率的ED-MEMA模型，考虑了界面导热的各向异性作用。对于具有完美界面的Al/diamond复合材料，使用趋近于立方晶型的金刚石颗粒则更进一步提升复合材料的热导率。在使用MBD-4型金刚石的Al/diamond复合材料中，界面导热的各向异性作用对整体复合材料热导率的影响不大。　　 使用ED-MEMA模型从已知宏观复合材料的热导率出发，阐述了Al/diamond复合材料中界面导热-界面显微结构的相互关系。计算结果符合实验观测，并推断出气压熔渗制备的Al/diamond复合材料中，铝与金刚石的各个晶面均发生了界面结合，其中铝与金刚石{001}面的结合更强。　　 通过以上研究，我们明确了不同显微结构因素的内在联系和其对整体复合材料导热性能的影响大小，丰富复合材料的热传导的理论与实践，为开发高导热复合材料提供了理论依据。