航空航天、汽车、电子等领域产品不断地更新换代,推动着先进电子产品向高性能、高功率密度、小型化甚至微型化方向发展。由此产生的挑战便是如何将高热流密度进行有效地扩散,使电子设备工作在合适的温度范围内。其中利用高效散热材料辅助完成设备的被动热控制是一种行之有效的方法。碳材料凭借优异的机械性能、出色的导热性能、耐高温、低热膨胀系数、突出的化学稳定性、密度小等特点成为较为理想的导热、散热材料。石墨烯是许多碳材料的基本组成单元,它理论上的热导率可达5300 W?m-1?K-1。尽管其热导率远远高于已知的材料,但很难将它直接用到散热设备中。将二维片层石墨烯材料有序组装成宏观的三维碳材料并使其表现出优异的性能是石墨烯工程应用的重要途径。另外,石墨膜凭借可大规模制备、导热良好等特点在工程电子散热领域先行一步。但由于碳薄膜材料具有独特的晶格取向、各向异性、厚度较薄等特点,测量其面内的热导率也面临一些问题。另一方面,在不改变外界环境的前提下,依靠散热材料的热传导和热辐射共同作用可增强热交换能力,而碳膜的辐射特性尚不可知。因此本文以强化碳膜材料的散热性能为目标,开展了关于石墨烯宏观薄膜材料的制备、碳膜热导率的测量和碳膜辐射特性的调控三方面的研究,具体内容包括:1.还原氧化石墨烯膜的制备和表征本文采用改进Hummers法制备了高度分散的氧化石墨烯水溶液,在气液界面自组装成氧化石墨烯（GO）膜,再通过高温热还原的方法将GO还原为还原氧化石墨烯（r GO）膜,最高还原温度高达2800℃。结合AFM、SEM、XRD、Raman、XPS等表征方法分析了自组装的GO薄膜的层间结构分布和化学组成,探究了还原温度对还原氧化石墨烯（r GO）膜内部的元素组成、层间结构、晶格修复程度等的影响,并定性分析了其机械性能和导热性能。结果表明:高温热还原可去除GO中的含氧官能团,恢复sp~2杂化碳晶格结构,提高导热性能,并且温度越高,还原程度越高。再者,2800℃石墨化后形成的微气泡提供了弯折r GO膜外表面所需的延展面积,使其在弯折中不易断裂,赋予了r GO更高的柔韧性。2.碳膜的导热性能测试本文采用T型稳态法测量碳膜的面内热导率。文中详细推导了T型稳态法的测试原理,分析了测试过程中的误差影响,在此基础上设计加工了样品铜架和搭建了测试系统。通过“热线法”对铂金线的热电参数进行校正,并将热导率已知的铂金线作为待测线进行热导率测量,结果证实了测试方法和系统的可靠性。随后测试了r GO和石墨膜的热导率随温度的变化关系。结果为:r GO的热导率随着还原温度的升高而增大,当GO在2800℃的温度下还原并经过延压工艺时,其热导率可增加至336.9 W?m-1?K-1～436.0 W?m-1?K-1,在测试温度范围内表现出先增大后减小的趋势。对于石墨膜,在125K～375K的温度范围内,同一厚度的石墨膜的热导率呈现先增大后减小的趋势,并且随着厚度的增加热导率有所降低。17μm的石墨膜热导率最高的温度点大致在175K,热导率大约为1600 W?m-1?K-1,而当温度增大至375K时热导率降低为900 W?m-1?K-1。3碳膜辐射特性及调控方法本文测试了r GO和PI碳化石墨膜在不同波段范围内的光谱反射率,并计算了各自的太阳吸收率和红外发射率。结果表明:碳膜高达1.62～2.03吸辐比并不利于增加辐射散热量。基于此,本文选取石墨膜为代表,将其巧妙地与银-PI相结合,获得了高导热高辐射性能的复合薄膜结构。通过光谱反射率测试、太阳模拟器辐照实验和集中热流扩散实验和仿真对其性能进行表征,结果表明:G-Ag-PI的吸辐比得到了有效的降低。太阳辐射实验结果显示,与石墨膜相比,G-Ag-PI可减少吸收37%的太阳辐射能。并且实验和仿真都证实G-Ag-PI不仅拥有较优异的辐射性能,而且底层石墨膜仍保持较高的导热性能,为强化碳膜的散热性能提供了一种解决方案。