橡胶具有优异的物理和化学性能,广泛应用于日常生活及工业生产领域,但是橡胶的热导率较低,限制了其在一些需要良好导热性能场合中的应用。多壁碳纳米管(MWNTs)具有极高的热导率,将其作为导热填料来改善橡胶复合材料的导热性能具有很大的潜力。磁场作用可以促使MWNTs在橡胶基体中定向排序,充分发挥MWNTs的轴向导热性能优势,有利于进一步的改善橡胶复合材料的导热性能。然而由于橡胶基体柔性高、模量低、生胶粘度大、加工困难,目前关于碳纳米管/橡胶复合材料导热性能方面的研究报道较少或结果比较消极。因此,本文通过采用数值模拟与实验研究相结合的方法对磁场作用下的MWNTs/橡胶复合材料的导热性能展开了研究。在数值计算方面,开展了两方面的工作。由于MWNTs/橡胶复合材料各组分间的边界结构复杂,而格子波尔兹曼方法(LBM)适用于处理复杂的边界条件和各组分之间的相互作用,程序实现简单。因此,本文利用LBM研究了复合材料的导热性能。首先利用计算机建立了不同取向MWNTs/橡胶复合材料的等效结构单元模型,利用LBM数值计算获得复合材料的等效热导率。在此模型基础上,研究了MWNTs填充量、取向角度以及直径对橡胶复合材料导热性能的影响。结果表明：橡胶复合材料的热导率随着MWNTs轴向与基体内热流方向之间的夹角的增大而逐渐降低,而且降低的幅度逐渐减小：当MWNTs的轴向平行于热流方向时,橡胶复合材料的热导率得到显著的提高。不同取向MWNTs/橡胶复合材料之间的热导率差值会随着MWNTs填充量的增大而逐渐增大。填充MWNTs的体积分数一定时,直径较小的MWNTs/橡胶复合材料的热导率较大。界面热阻是影响碳纳米管复合材料导热性能的重要因素,LBM计算模型基于界面温度连续性条件进行计算,用之研究界面热阻对MWNTs/像胶复合材料导热性能的影响,目前还有困难。ANSYS软件可以方便地通过设置接触热传导系数的方式来研究界面热阻对橡胶复合材料导热性能的影响。为了进一步深入研究MWNTs/橡胶复合材料的导热性能,基于连续介质理论建立了定向MWNTs/橡胶复合材料的代表体积元(RVE)模型,利用有限元方法数值计算获得复合材料的等效热导率。在此模型基础上,着重研究了界面热阻对MWNTs定向填充橡胶复合材料导热性能的影响。研究发现：界面热阻的存在会严重阻碍MWNTs与橡胶基体之间的热流传递,对橡胶复合材料导热性能的改善有很大的影响。在不同的MWNTs填充体积分数下,随着界面热阻的增大,MWNTs/橡胶复合材料的热导率都先开始减小,当界面热阻增大到一定值后,复合材料热导率随界面热阻的增大而基本保持不变。数值计算表明MWNTs的取向对复合材料热导率有较大的影响。因此,在实验部分,为了使MWNTs能够在橡胶基体内很好的取向：首先,对MWNTs进行磁改性,采用共沉淀法在MWNTs表面包覆四氧化三铁(Fe3O4)磁性粒子,制备得到Fe3O4/MWNTs磁性复合粒子；然后,采用溶液共混的方法,在磁场作用下将改性后的MWNTs填充到橡胶复合材料中,制备得到不同取向的MWNTs/橡胶复合材料；最后,通过测定其热导率,研究了Fe3O4磁性粒子、磁场的强度及方向对橡胶复合材料导热性能的影响。结果发现：MWNTs表面包覆Fe3O4磁性粒子后具有很好磁响应性,但是其与橡胶基体之间的界面结合能力变差,存在较大的界面热阻。增大磁场强度有利于促进Fe3O4/MWNTs在橡胶基体内的取向,使得橡胶复合材料沿着MWNTs取向方向上的热导率增大,当外磁场的强度大于430mT时,热导率的增长开始趋于平缓。MWNTs的取向与热流方向之间的夹角越小,橡胶复合材料沿着热流方向的热导率越大,与理论计算的结果相比较,热导率随着MWNTs取向与热流方向之间夹角变化的规律基本吻合,但是由于存在较大的界面热阻,受制备工艺等条件的限制,Fe3O4/MWNTs在复合材料内没有完全取向,热导率的大小还远远低于理论计算值。