碳泡沫是一种由碳原子堆积形成骨架、具有多孔网络结构的轻质固态材料,具有耐高温、轻质、可剪裁设计的电气/热学传导性等,在复合材料、催化剂载体、航空航天、燃料电池、微电子、互联网技术等领域有着广阔的应用前景。本文以等静压石墨粉和蔗糖为主要原料配制具有良好良好分散性的料浆,通过加入发泡剂并进行机械搅拌的方法在料浆中产生细小均匀的气泡,分别采用明胶固化成形和凝胶注模成形工艺制备了碳泡沫坯体,再经高温碳化处理获得碳泡沫。对两种成形工艺所得碳泡沫的微观形貌、显气孔率、体积密度、抗压强度、石墨化度以及热导率进行了表征,重点探究了碳泡沫的导热性能及其影响因素。本文所制备的碳泡沫具有膨胀系数小、气孔率和热导率可调等优点,在航空航天等领域具有潜在的应用价值。石墨-蔗糖-明胶体系利用明胶的热可逆性固化的成形方法,将明胶加入加热的石墨-蔗糖料浆中,搅拌发泡后真空冷冻成形,经干燥和碳化处理得到碳泡沫。碳泡沫的显气孔率为71.45～82.70%,体积密度为0.36～0.51 g/cm3,抗压强度为2.36～7.10 MPa,石墨化度为57.36～82.27%,热导率为1.33～2.78 W/（m·K）;其变化规律为:随着发泡剂浓度增大,料浆的体积发泡率增大,碳泡沫的显气孔率和气孔尺寸变大,体积密度、抗压强度和热导率逐渐减小,石墨化度有所变化。蔗糖的加入有利于提高碳泡沫的强度,但对其热导率有不利影响。当发泡剂浓度为15wt.%时,石墨-蔗糖-明胶体系碳泡沫的显气孔率为82.70%,抗压强度为2.36 MPa,热导率为1.33 W/（m·K）,与相同显气孔率的石墨-明胶体系碳泡沫相比,抗压强度提高了1.36倍,热导率降低了50.74%。石墨-蔗糖-丙烯酰胺体系利用丙烯酰胺单体和交联剂凝胶固化成形方法,石墨-蔗糖料浆经搅拌发泡后加入催化剂和引发剂,注入模具后单体发生聚合反应使料浆凝胶成形,再经冷冻干燥和碳化处理得到碳泡沫。碳泡沫的显气孔率为69.03～75.30%,体积密度为0.36～0.52 g/cm3,抗压强度为0.78～1.48 MPa,石墨化度为75.00～82.56%,热导率为1.66～3.87 W/（m·K）;其变化规律为:随着发泡剂浓度增大,料浆的体积发泡率增大,碳泡沫的显气孔率和气孔尺寸变大,体积密度和热导率减小,抗压强度先减小后增大,石墨化度基本不变。蔗糖的加入显著提高了碳泡沫的强度,当发泡剂浓度为15 wt.%时,石墨-蔗糖-丙烯酰胺体系碳泡沫的显气孔率为75.30%,抗压强度为1.31 MPa,与相同显气孔率的石墨-丙烯酰胺体系碳泡沫相比,抗压强度提高了3.23倍。明胶固化成形和凝胶注模成形工艺都能制备出孔隙率和热导率可调的碳泡沫,但明胶固化成形工艺所得材料的强度更高,而凝胶注模成形工艺所得材料热导率更高,且制备效率高、成本低。碳化处理改变了材料的组成成分,提高了碳泡沫的热导率。