六方氮化硼纳米片（BNNS）具有良好的耐高温、宽带隙、强抗氧化性和抗化学腐蚀性等优异性能,尤其是它的高导热性能和电绝缘性能,使其成为提高聚合物基复合材料的导热性能最理想的导热填料之一。然而,氮化硼纳米片作为一种具有超高长径比的二维纳米片层材料,在制备复合材料时,片层材料更易于沿着平面方向堆积,使得复合材料产生很强的各向异性传热,即热传导主要沿着平面方向进行,纵向方向热传输效果不佳。因此,有必要通过构建具有良好微观结构的导热填料来促进纵向热传导。本文就是针对高导热纳米填料的微观结构设计,制备出一种新型三维结构的纳米填料来更好地满足纵向导热的需求。我们通过使用化学气相沉积法,使得碳纳米管原位生长在氮化硼纳米片的表面上,与此同时,我们采取控制反应时间来制备具有不同堆积密度的三维结构纳米填料。此外,我们将几种不同反应时间下的三维导热填料通过不同的制备方法,得到不同材质的复合材料,如柔性导热膜、硬质的散热垫、可涂布的浆料及粘性的导热膏。同时,我们对复合材料的导热性能和绝缘性能进行了测试,结果表明,原位生长碳管以后的氮化硼纳米片相比于原始的氮化硼纳米片综合导热性能得到很大的提升。更重要的是,复合材料在碳管可控含量下仍保持较高的绝缘性能,从而避免了在高能设备中短路故障的问题。此外,我们将三维填料填充于高分子基质中制备的导热膏涂敷于电脑的中央处理器上,直接从实际应用中来测试其优异的散热能力。