随着电子科技的迅速发展,电子器件的功率和集成度日益提高,器件的特征尺寸不断减少。在电子设备中,绝大部分功率损耗转化为热的形式,元器件的耗散生热会直接导致电子设备温度的升高和热应力的增加,对微电子设备的工作可靠性造成严重威胁,热失效已经成为电子封装中最主要的失效方式之一。在电子器件中,由于热沉与热源表面有一定的粗糙度,直接接合存在大量孔洞,严重阻碍热量的传导。电子封装行业解决界面热传导问题的方法是采用一种易形变的材料填充于热源与热沉界面间充当热传递的桥梁。这种材料被称为热界面材料。聚合物由于热导率很低作为热界面材料时无法保证良好的散热效果。石墨烯作为一种目前已知热导率最高的材料,拥有3,500-5,300 W/(mK)热导率,作为填料添加进入聚合物中,制备成石墨烯/聚合物热界面材料,可有效提高其导热性能。本论文中以石墨烯为导热填料,预先制备成三维石墨烯泡沫,然后封灌聚合物的方法,成功制备出两种具有超高热导率的热界面材料,并对其进行一系列表征测试。具体研究内容包括:(1)利用聚氨酯薄膜为模板,通过“双组装法”制备出大尺寸密度可控的三维石墨烯泡沫,进而制备出三维石墨烯/环氧树脂复合热界面材料。当石墨烯含量为22.5 wt%时,其热导率高达71 W/(mK),是纯环氧树脂的368倍。在热界面材料测试中,与现有技术的银/环氧树脂粘合剂相比,相应的石墨烯/环氧树脂复合材料的冷却效率提高了30.4%;(2)以氧化石墨烯制备出氧化石墨烯纤维无纺布,经热还原后获得石墨烯纤维无纺布,通过卷对卷的工艺制成三维石墨烯纤维泡沫,封灌PDMS获得石墨烯纤维/PDMS热界面材料。该热界面材料在较低石墨烯添加量下(5.76 wt%)实现9.593 W/(mK)的热导率。该结构具有较高的稳定性,在压缩50%形变之后,其结构未被破坏,热导率仍保持较高水平,具有重复利用的价值。