碳纳米材料因具有高弹性模量、高强度、高硬度和优良的导电、导热性能而被视为在铜（Cu）基复合材料的理想增强体之一。碳纳米材料主要包括一维结构的碳纳米管（Carbon nanotubes,CNTs）和二维结构的石墨烯（Graphene,GP）。然而,由于碳纳米材料存在极易团聚、与Cu基体的润湿性差、界面结合不良等问题,导致其在Cu基复合材料中的强化效果显著低于理论值。并且,弱的界面结合会造成电子散射,影响碳纳米材料增强Cu基复合材料的导电性。鉴于此,本文以碳纳米材料增强Cu基复合材料的结构设计、增强体的分散均匀性、增强体与Cu基体的界面结合为出发点,进行碳纳米材料增强Cu基复合材料的制备、结构和性能的研究。实验结果表明:（1）通过改进的分子级共混法（MLM）制备了具有层级结构的CNT-reduced graphene oxide（RGO）增强的Cu基复合材料,研究了层级结构、CNT-RGO网络状增强体和原位生成的Cu₂O纳米颗粒对复合材料性能的影响。研究发现,2.5 vol.%CNT-RGO/Cu复合材料的抗拉强度（Ultimate tensile strength,UTS）为601 MPa,2.5 vol.%RGO/Cu复合材料的UTS为450 MPa,并且2.5 vol.%RGO/Cu复合材料的延伸率为9.33%。同时,它们分别保持83%和85%IACS的导电率。（2）采用化学沉积法在CNTs表面装饰了纳米Cu O颗粒,并结合粉末冶金工艺制备了经装饰后的CNTs（Cu O@CNTs）增强的Cu基复合材料。研究了Cu O纳米颗粒对CNTs在Cu基体中分散均匀性及其对复合材料界面结合强度的影响。此外,还研究了Cu O纳米颗粒（制备过程中经还原处理成为Cu纳米颗粒）在CNTs表面和管内的分布情况对Cu基复合材料力学性能和电学性能的影响。研究结果表明:Cu@CNT/Cu复合材料的UTS约为272 MPa,高于CNT/Cu复合材料（～230 MPa）;Cu@CNT/Cu复合材料的导电率约为93.6%IACS,高于CNT/Cu复合材料（～90.9%IACS）。（3）通过强化机制分析,发现Cu@CNT/Cu复合材料强度的提高主要来源于载荷转移和奥罗万强化这两种强化机制。奥罗万强化对Cu@CNT/Cu复合材料UTS的贡献值为49.4 MPa;载荷转移强化对Cu@CNT/Cu复合材料UTS的贡献值为49MPa。通过导电机制分析,发现造成CNT/Cu复合材料导电率低于纯Cu的主要原因是界面和晶界的非弹性散射。