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先进碳化硅（Silicon Carbide,SiC）结构陶瓷具有耐高温、抗氧化、低密度等优点,是航空航天等领域极为重要的战略性热结构材料,但本质的脆性极大限制了其应用,为此可以在陶瓷中添加增强体以改善陶瓷材料的脆性和提高其使用的可靠性,增强体从毫米级到微米级再到纳米级的尺度细化是进一步提高其强韧性的关键。碳纳米管（Carbon Nanotubes,CNTs）是典型的一维纳米材料,因其优异的力学与功能性能而广泛添加到SiC陶瓷基体中,在提高其力学性能的同时,还可以改善其功能性能。目前制备CNTs增强SiC陶瓷基复合材料（CNTs/SiC）的方法多为共混烧结法,均涉及易团聚CNTs的分散、高温烧结损伤;采用CNTs预制体骨架反向渗入陶瓷基体工艺可避免CNTs的分散团聚、高温烧结及带来的机械损伤、界面结合差等问题。本文拟将比表面积大、易团聚的CNTs组装为自支撑的宏观集合体获得CNTs增强骨架与功能网络,然后以此为预制体,结合化学气相渗透（Chemical Vapor Infiltration,CVI）工艺沉积SiC陶瓷基体制备CNTs/SiC。依据各集合体不同结构特征,系统研究了CNTs/SiC的微观结构、强韧化机理、电磁、热学等性能。主要研究内容和结果如下:（1）研究了CNTs气凝胶、海绵、薄膜的基本结构单元及网络结构,结果表明冷冻干燥制备CNTs气凝胶的基本结构单元为不规则CNTs片层,浮动催化化学气相沉积制备的三维海绵、二维薄膜基本结构单元为独立CNTs交织网络。不同冷冻干燥方式制备的CNTs气凝胶结构不同,横向铺展可得到多组平行的片层气凝胶,纵向铺展可得到由片层围成的孔道气凝胶,片层之间均是微米级孔隙,片层中CNTs靠物理粘结方式连在一起;CNTs海绵中独立CNTs相互连接组装成网络结构,孔隙主要为纳米级;CNTs薄膜是CNTs海绵沿厚度方向压紧所得,相比于海绵具有较低的孔隙。（2）研究了CNTs集合体制备CNTs/SiC的CVI工艺适应性,结果表明三种CNTs集合体在CVI沉积过程中均表现出很好的结构稳定性,气凝胶CVI工艺适应性最好,薄膜最差。CNTs/SiC尺寸与集合体尺寸一致,没有塌陷、收缩等宏观缺陷,集合体内部结构也得以很好的保存。CVI工艺依赖气体扩散原理,因此微米级气凝胶具有最好的工艺适应性,CNTs气凝胶/SiC密度可达2.6 g/cm~3;海绵次之,CNTs海绵/SiC密度为1.5 g/cm~3;薄膜最差,仅在薄膜表面沉积有SiC涂层,内部陶瓷沉积量极少。（3）研究了CNTs/SiC微米、纳米两级界面结构,结果表明CNTs气凝胶、海绵、薄膜结合CVI制备CNTs/SiC能形成有效传递载荷的纳米和微米两级界面。CNTs气凝胶/SiC片层内外均沉积有陶瓷基体,CNTs巨大的表面效应转化为强大的纳米界面效应,CNTs片层与两侧的基体形成微米界面,断裂时CNTs拔出较短,且呈“针尖”状。CNTs海绵/SiC由内到外依次为多孔CNTs/SiC网络、致密CNTs/SiC层以及SiC涂层,每根CNTs周围均匀沉积有SiC基体,形成纳米界面,内部多孔CNTs/SiC网络与外部SiC涂层之间形成微米界面,断裂时CNTs拔出较长。CNTs薄膜/SiC中独立CNTs与沉积基体形成纳米界面,但沉积量相比海绵较为稀少,内部复合层与外侧SiC涂层之间形成微米界面即致密CNTs/SiC层、PyC层,断裂时CNTs拔出最长。整体上看气凝胶内陶瓷沉积量最多,CNTs拔出最短,薄膜中沉积量最少,CNTs拔出最长。（4）研究了CNTs/SiC的力学性能,结果表明CNTs气凝胶/SiC力学性能各向异性,而CNTs海绵/SiC各向同性,预先沉积PyC界面层可提高CNTs薄膜/SiC断裂韧性。横向铺展CNTs气凝胶/SiC弯曲强度低且较为离散,纵向铺展CNTs气凝胶/SiC力学性能随陶瓷沉积量增加而提高,弯曲强度、断裂功分别高达240±5 MPa、4188±118 k J/m~2,两者的面内压缩强度均高于面外压缩强度。CNTs海绵/SiC力学性能随SiC涂层厚度增加而提高,弯曲强度、断裂功最高为150±7 MPa、1320±80 k J/m~2,与CNTs气凝胶/SiC相比,海绵主要为纳米孔,内部陶瓷沉积量较少,力学性能较差。CNTs薄膜/SiC拉伸强度、断裂应变、断裂功分别为153±11 MPa、0.67±0.07%、516±108 k J/m~2,预先沉积PyC界面层可提高拉伸断裂应变、断裂功至0.80±0.02%、609±70 k J/m~2。（5）研究了CNTs/SiC的电磁性能,结果表明相比于微米片层结构CNTs气凝胶/SiC,纳米网络结构CNTs海绵/SiC具有更低的密度、更高的屏蔽效能（SET）。陶瓷沉积量增加,SiC基体、CNTs对电磁波的吸收耗散增加,CNTs/SiC SET升高。相同厚度时,密度为1.76 g/cm~3的纵向铺展CNTs气凝胶/SiC SET为19.4～20.3 d B,密度为2.60 g/cm~3的横向铺展CNTs气凝胶/SiC SET为30.0～34.5 d B,而密度仅有1.55±0.07 g/cm~3的CNTs海绵/SiC SET高达37.2～38.6 d B。CNTs海绵/SiC中导通的纳米网络使电磁波在内部被多次反射,直至被吸收耗散,CNTs气凝胶/SiC中导通的微米孔道、孔隙对内部电磁波反射次数较少,吸收耗散较少,因此CNTs海绵/SiC具有更低的密度、更高的SET,屏蔽能力达99.9%以上。（6）研究了CNTs/SiC的热学性能,结果表明纳米网络结构CNTs海绵/SiC隔热性能较好,微米孔道结构CNTs气凝胶/SiC导热性能较好。CNTs/SiC热扩散、热导随温度升高呈下降趋势。CNTs海绵/SiC中CNTs互相连接形成了导热路径更加曲折的纳米网络,CNTs气凝胶/SiC中互连的复合片层有利于热传导,故CNTs海绵/SiC在25～1200℃的热扩散、热导均较低。随沉积量增加,CNTs气凝胶/SiC致密度提高,热扩散、热导升高至15.27～4.71 mm~2/s、27.43～20.28 W·m-1·K-1;对于CNTs海绵/SiC,陶瓷沉积量增加主要沉积在表面形成涂层,当热流辐射到SiC涂层时,热流会向四周迅速扩散,通过纳米网络传导的热量无论是速率还是数量均会大大降低,因此其热扩散、热导分别降低至2.80～1.40 mm~2/s、3.50～2.70 W·m-1·K-1。