碳纤维材料广泛应用于工程领域,研究其热扩散率等热物性参数意义重大,也具有较大难度。由于单根碳纤维径向尺寸较小(一般直径为10μm左右),无法运用基于傅里叶定律的传统热物性测量方法加以测量。本文采用瞬态电热理论模型,分析了微尺度热传导效应下纳微米材料热扩散率的测量方法,建立了相应的实验测量系统,对单根碳纤维热扩散率进行了测量。采用有限元方法对碳纤维动态热过程进行了模拟,得到了轴向温度分布、温升及达到热平衡的时间。碳纤维沿轴向温度分布呈抛物线形,中间部位温度最高。沿径向温度变化极小,可以忽略,一维传热模型适用。由模拟得到的温升及热平衡时间与理论模型的预测基本吻合。搭建了纳微尺度材料热扩散率实验测量系统,引进真空腔体有效避免了周围环境空气对流换热的影响,利用标准铂丝对测量系统进行校准。室温下测量了两种PAN基碳纤维热扩散率,实验测量结果重复性好,碳纤维1的热扩散率和由此推导出的导热系数与碳纤维2均十分接近。为研究温度对两种碳纤维热扩散率和导热系数的影响,通以不断增大的电流值(从0.6mA到3.8mA以0.2mA递增共17个电流值),并计算该电流值下碳纤维热扩散率和导热系数,结果表明碳纤维随电加热的增大温度随之升高,其热扩散率和导热系数均呈现明显上升的趋势。