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在电子信息、电气工程和换热工程等领域,对导热材料提出更高的要求,要求其具有导热系数高、电绝缘性能优良,耐化学腐蚀性好和力学性能良好等特点。金属材料导热系数高、力学性能好,但是电绝缘性能和耐腐蚀性能差。高分子材料则与之相反,其电绝缘性能优良、耐腐蚀性能好,但导热系数低、力学性能差。针对上述领域对导热材料的要求,目前国内外的研究主要是通过在高分子材料中填充高导热绝缘填料(如金属氧化物、金属氮化物)形成导热网链的方法来提高其导热能力,该方法加工方便,制作简单,对高分子材料的导热能力提高有限,由于需要填充大量导热绝缘填料,致使复合材料的拉伸性能和冲击性能严重下降。本课题针对目前导热高分子材料存在的问题,结合金属材料和高分子材料的优点,以不饱和聚酯(UP)为基体,以金属丝(课题以钢丝、铝丝和铜丝等作为研究对象)作为导热网络结构,制成金属／聚合物复合结构导热材料。课题首先用Pro/E软件建立一个60×50×40毫米的方状模型,在模型底部设钢质加热片,在模型的垂直和水平方向上内嵌若干金属丝,然后将该模型导入ANSYS有限元软件进行稳态热分析,通过分析模型的最高温度的方法,研究金属丝直径、材料及排布对复合材料导热性能的影响。最后,对不同钢丝直径和排布的实际样品进行实验验证。以下结论可以得出：(1)模拟和实验结果表明,金属导热网络的存在显著提高复合材料的导热性能。随着金属丝直径的增大,复合材料的导热能力随之提高,复合材料的等效导热系数是纯UP的2-4倍,模型的实验温度值与模拟温度值的温度误差为6.08%；(2)模拟结果表明,在复合材料中,金属材料的导热系数越高,该复合材料的导热能力越好。金属材料为铜丝时,复合材料等效导热系数约为0.74W/m-K,是纯UP的3倍多。但是当金属材料的导热系数达到237W/m·K以后,对该复合材料的导热能力影响不再明显。(3)模拟和实验结果表明,垂直方向金属丝数量对复合材料的导热能力的影响明显,垂直方向排布8根和24根钢丝的模型的等效导热系数分别约为0.35W/m·K和0.52W/m·K。水平方向的金属丝数量对复合材料的导热能力的影响很小,不同排布的模型等效导热系数均约为0.42W/m·K。垂直方向和水平方向的实验值和模拟值平均误差分别为3.33%和4.42%