碳/陶复合材料因兼具陶瓷的高强度、高化学稳定性和碳材料的高导电性,在抗氧化、耐腐蚀等传统金属和高分子材料无法使用的空白领域内应用前景广阔。而设计控制功能相在其基体内的分布状态是保证复合材料整体性能的重点和关键点,本文将石墨3D打印与陶瓷凝胶注模成型工艺相结合,通过对石墨骨架结构的设计制备实现对材料性能的宏观调控:首先优化设计石墨多孔骨架结构,结构基于数学上已知的三周期极小曲面,它的特点在于平均曲率为零、大比表面积,能有效避免集中应力的产生,可以很好的契合本文的设计要求,再利用选择性激光烧结3D技术(Selective Laser Sintering,SLS)将石墨粉末制成所设计的三维骨架结构,之后结合凝胶注模动态成型工艺石墨骨架/陶瓷基体的一次性整体成型,系统研究坯体干燥、一体化高温脱脂烧结成制度,并分析石墨的分布状态对材料的电学性能和力学性能的影响,为开发高性能石墨导电材料提供了新的思路。研究结果如下:(1)以保证结构电学性能为前提,降低石墨用量为目标,通过对基于不同极小曲面(Gyriod、IWP、Diamond)的石墨结构以及在其不同结构参数(晶格周期、增厚厚度)下进行电学性能进行有限元模拟,研究其电导率变化。结果发现:基于Gyriod曲面的石墨结构表选出最优异的电学性能,且当结构体积一定时,结构的导电率都随着晶格周期的增加而增加,为后期选择合适的骨架结构提供了参考。(2)通过SLS技术成功制备出具备极小曲面特征的石墨骨架,并针对刚打印骨架内部稀疏多孔,性能差的状况确定了二次固化、浸渍酚醛树脂、碳化、浸渍硅溶胶、高温烧结一系列后处理强化工艺路线。结果表明:经过处理后的试样,内部孔隙通过渗透被树脂有效填充,经过高温碳化促进了骨架的致密度并提升了导电性,密度可达到1.24g/cm3,电导率达183.80S/cm。(3)以降低陶瓷收缩率、确保浆料充型能力为目标,研究了凝胶注模成型中各个工艺参数对制备低粘度、高固相陶瓷浆料的影响。结果发现,分散剂选择聚丙烯酸钠加入量为1.2wt%,搅拌时间1.5～2h,p H值取9时粘度最低;有机单体含量用量在12～18wt%,有机单体:交联剂≥10时凝胶性质好。并探索了浆料的真空除气以及引发剂、催化剂对固化时间的影响。(4)通过对石墨骨架浸渍硅溶胶再与陶瓷浆料复合固化,在经过后期高温烧结可以在界面处生成晶须状碳化硅改善两相的界面结合情况。并探索了不同的颗粒级配方案、一体化冷冻干燥、烧结助剂、脱脂排胶以及分段高温烧结升温速率和终烧温度对实现复杂结构石墨/陶瓷的“净成形”制备的影响,收缩率仅为1.4%,并通过对材料性能研究表明:在石墨含量不变的情况下,石墨骨架分布的相对越弥散,材料的导电性和抗压强度越好,这为后期降低石墨含量提升材料性能提供了借鉴基础。