工业化和城市化导致的大气层下垫面改变、城市建筑群密集以及工业及民用空调等废热排放集中等因素导致城市热岛效应等热污染现象日益突出,对人类的居住环境和地球生态环境造成很大困扰。因此,迫切需要开发新型高效导热、散热的绿色建筑材料。随着石墨烯价格的大幅下降,使得利用石墨烯构筑新型绿色建材成为可能。本文受电子器件研究启发,基于分形结构的特性,将分形缺陷引入石墨烯以设计新型能量控制材料。本文采用分子动力学方法首先对分形缺陷石墨烯的热输运性能进行了研究,结果表明:分形石墨烯的面内热导率随分形级数增大,其热导率从164.40 W/m K降低至19.60 W/m K。这是因为分形缺陷的增加延长了热流路径、减小了实际热流流过的面积及增强了边缘的声子散射。然后,将分形石墨烯与完整石墨烯基底耦合后构建了石墨烯范德华异质结,对其进行分子动力学计算。结果表明,在200 K-400 K范围内,该异质结结构正向界面热导值大于反向界面热导值,具有一定的热整流能力;且初始温度从200 K升至400 K时,其正向界面热导从11.36 MW/m~2K增至14.38MW/m~2K,其反向界面热导从8.37 MW/m~2K增至10.95 MW/m~2K。另外,分形石墨烯在完整石墨烯范德华力作用下,其面内热导率提升了约80%。分形石墨烯及分形异质结石墨烯结构经大规模集成后,将有望为基于石墨烯集成的新型绿色建筑材料设计或者新型极大规模集成电子器件的导热元件设计提供有益借鉴。