随着高速铁路、电动汽车及其充电桩、电力传输和5G通信等高新技术的高速发展,电子器件及其系统的封装面临严峻挑战。目前广泛使用的环氧树脂封装材料的力学和热学性能已难满足振动和冲击载荷、大功率、高频率和高电压等工作条件对封装的要求,因此,对环氧树脂的改性越来越重要。氮化硅晶须(Si3N4w)不仅具有优异的力学、热学和介电性能,而且拥有一维形貌和纳米尺寸特性,以其为填料改性环氧树脂(Si3N4w/EP)可以获得优异的强度、韧性、导热性能和介电性能,从而解决当前环氧树脂封装材料面临的问题。本文采用Si3N4w填料对环氧树脂进行改性,制备了系列Si3N4w/EP,采用XRD、SEM、万能试验机、导热系数仪和热膨胀仪对Si3N4w/EP进行表征,探讨了界面结合状态和填料含量等因素对Si3N4w/EP力学性能、断口形貌和热学性能的影响,分析其增强、增韧和导热机理。得出如下主要结论:（1）采用阴离子型分散剂APMAA包覆的Si3N4改性环氧树脂时,填料和基体界面产生范德华力的弱界面结合,采用硅烷偶联剂KH-560包覆的Si3N4w改性环氧树脂时,填料和基体界面产生大量C-N共价键的强界面结合;与纯环氧树脂相比,Si3N4w/EP具有优异的力学性能,弱界面结合情况下,填料含量3.0 vol%的Si3N4w/EP的弯曲强度、KIC和断裂功分别提高了34.05%、57.53%和513.50%,强界面结合情况下,填料含量5.0 vol%时的弯曲强度提高了25.29%,填料含量7.0 vol%时的失效功提高了454.80%。（2）Si3N4w对环氧树脂的增强作用主要得益于其优异的力学性能、机械约束效应和界面性质;Si3N4w优异的增韧作用在Si3N4w/EP中具体表现为大量共存的能量耗散机制,包括:剪切带、台阶结构和裂隙层,塑性流动,应力发白,界面脱粘,二次裂纹,裂纹屏蔽、钉扎和偏转,Si3N4w的桥接和拔出,坑堑结构,沟道结构和脊状结构。（3）Si3N4w/EP的断裂过程分为四个阶段:应力分布阶段（Ⅰ）内,Si3N4w/EP中局部屈服和塑性流动引起应力的重新分配;裂纹形成阶段（Ⅱ）内,微裂纹、主裂纹和二次裂纹形成,局部区域发生脱粘和脆性断裂;主裂纹稳态扩展阶段（Ⅲ）内,应力集中导致主裂纹的扩展,扩展路径附近的二次裂纹合并入主裂纹;主裂纹快速扩展阶段（Ⅳ）内,主裂纹迅速扩展,应力松弛来不及发生,能量耗散能力严重衰减,最终导致大量撕裂结构和粗糙断面。（4）强界面结合下,Si3N4w含量7 vol%的Si3N4w/EP的热导率比纯环氧树脂提高了34.78%,表明Si3N4w填料具备显著的导热改性优势;另一方面,Si3N4w极大的比表面积在Si3N4w/EP内造成巨大的界面热阻,成为妨碍Si3N4w导热改性巨大潜力发挥的关键因素。