新型高性能沥青基碳泡沫最早由美国橡树岭国家实验室利用中间相沥青为原料制备的，由于其低密度、高热导率的特点，被广泛应用于多种领域。如高温热容材料、多孔电极、催化剂载体、过滤器、支架材料等。在沥青基碳泡沫与同类材料相比具有清晰优势的同时，其自身的一些特性仍需进一步改进，以适应更大范围的应用需求。在国外，对碳泡沫的研究已经很多，主要包括其微观结构、机械性能及热性能的研究；而国内在这方面的研究还不多。中间相沥青的制备主要有以下制备工序：通过加热，在惰性气体条件下热解煤焦油基沥青，得到中间相沥青，而后在高温高压反应釜中发泡，利用碳化炉进行碳化处理，以及最后进行高温石墨化处理。本文着重探讨了中间相沥青基碳泡沫的制备及结构、性能研究，以及通过改变反应参数来讨论和决定最优化的反应工艺。首先，本文通过SEM、X射线衍射、孔隙率测试，热导率测试和力学性能测试等测试手段，讨论了保温时间，成形压力和不同阶段的热处理工艺对泡沫形态结构和力学、导热性能的影响。同时探讨了泡沫孔隙率和力学性能之间的关系。通过一系列的实验和测试，本研究收集总结了大量决定泡沫性能的制备工艺参数，并进一步掌握了通过控制实验中的不同参数制备不同性能碳泡沫的方法。其次，本实验在原有工艺的基础上通过添加天然鳞片石墨以及碳纤维来改性中间相沥青基碳泡沫。天然鳞片石墨对于碳泡沫的力学增强、导热性能增加和泡沫孔洞形态改变作用十分显著。当石墨添加量分别为2％，5％和8％时，泡沫的抗压强度也相应地从3.7MPa增至9.3 MPa，12.5 MPa和10.8 MPa。同时在石墨片层结构优良导热性能的作用下，碳泡沫的导热率也从70W/m．K增加到110W/m．K。同时，利用碳纤维高强度、高比模量、优异的热物理性能、化学稳定性、阻尼减震降噪性等优良性能，选择适当的比例与中间相沥青均匀混合后进行发泡，可以控制发泡产生的泡沫的孔洞形态，并且对其力学性能进行增强，可使改性后的复合碳材料抗压强度达到12.79MPa。最后，本文也对影响泡沫孔洞结构形态，孔洞大小和决定泡沫导热率的因素进行了研究，对碳泡沫的成形机理和导热机理做了初步的探讨，并对已有的经验和理论进行了归纳和总结。总之，本研究已经能够成功制备出具有诸多优良性能的新型碳泡沫。通过一定的加工工艺参数改变可以得到性能各异的碳泡沫材料。相信在不久的将来，对此领域持续而具有创新意义的研究将进一步造福人类社会。