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中间相沥青基炭/炭(C/C)复合材料具有高导热、高模量、低密度及低热膨胀系数等诸多优点，可被广泛应用于航空航天等领域。该材料的高导热性常表现出各向异性特征---其沿特定方向的导热性能特别优越，显著地优于铜等金属材料，这主要得益于中间相沥青易于石墨化的结构特征。为深入理解其各项优异性能的结构根源，本文利用先进的显微成像与分析技术，对中间相沥青基C/C复合材料的微结构进行了系统表征。结合理论计算，解析了其结构演化的规律和机制，以此为基础，提出了该复合材料的微观结构模型，本论文主要研究内容如下: 一、石墨缺陷结构表征 分别对1000℃和3000℃处理的中间相沥青进行系列倾转收集衍射谱，并重构倒空间构型。1000℃处理后中间相沥青的倒空间构型为:(0002)和(0004)衍射点均为“伞形”，而(10)和(11)则为球形。3000℃处理后的中间相沥青石墨化程度较高，接近理想石墨。根据[11-20]晶带轴中(0002)衍射点是否构成圆，将其分为A、B两类。A类倒空间构型为:(000l)为独立的点，而(10)与(11)为同心圆。B类倒空间构型为:(0002)衍射点构成圆形，(10)与(11)仍为同心圆。 3000℃处理后沥青基石墨的[11-20]晶带轴中，(10)列衍射点间存在拉线，形成原因在于:六角石墨中夹杂着菱形石墨，且由于石墨片层间的弱π键，石墨中经常出现位移缺陷。相邻片层围绕c轴发生旋转，从而产生旋转缺陷。另外，石墨微晶在兼并长大过程中会残留非共格晶界，三者共同导致(00)列衍射点间的拉中间相沥青基石墨的[11-20]晶带轴衍射谱通常与[10-10]晶带轴共存，且(0002)衍射点出现在[0001]晶带轴中。通过系列倾转衍射谱、暗场像以及高分辨观察发现，在主体石墨中夹杂着尺寸较小、且各向同性的石墨微晶(约几个纳米)。推断主体石墨和微晶之间的位置关系为:主体石墨的<10-10>晶带轴与石墨微晶的<0001>晶带轴平行。 再者，沥青纤维束间聚集着喹啉不溶物，呈“卷心菜”结构，从中心到边缘石墨化程度变高，中心为无定型炭，外层为相对完整的石墨片层。 二、纤维与基体间界面 中间相沥青碳纤维表面存在两种结构:一种是辐射状石墨片层，在边缘存在大量悬挂键;另一种是弯曲有序堆垛石墨片层。相应地，纤维与基体形成两种界面:一种是基体石墨片层沿着纤维辐射片层生长，另一种是基体片层在纤维弯曲片层上有序堆垛。另外，利用分子动力学计算了六角石墨中X-[11-20]、Y-[10-10]以及Z-[0001]方向的表面能，证实:在低温阶段，当纤维表面存在辐射石墨片层时，基体基面沿着纤维基面长大。随着热处理温度升高则形成基体基面沿着纤维弯曲基面有序堆垛。此外，在包裹不同纤维的基体界面处残留着石墨微晶，表明基体在纤维表面石墨化度较高，在距离纤维表面较远处则石墨化度降低。因此，本文首次提出中间相沥青基C/C复合材料的结构模型，这对C/C复合材料的制备有重要意义。