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中间相沥青碳纤维与PAN基碳纤维相比具有高导热和高模量优势,广泛应用于航空航天、电子产品和机器人等领域。中间相沥青碳纤维的制备工艺流程长,多学科交叉,其中高纯可纺中间相沥青的调制、沥青纤维连续长丝束的纺制及其微观结构的调控和沥青碳纤维连续长丝高温石墨化处理难度较大。本文围绕中间相沥青的流变性能与纺丝工艺之间的关联、中间相沥青连续脱挥工艺、沥青碳纤维微观结构的调控、连续石墨化处理对沥青碳纤维结构和性能的影响及高导热碳纤维典型结构特征剖析等方面进行了系统地研究。（1）采用旋转流变仪对实验室自制的油基MP沥青及国产萘基SD沥青进行了流变性能研究。通过振荡模式下的振幅、频率和温度扫描获得了SD沥青的线性粘弹区,得到了储能模量与损耗模量整体上随着角频率的增加而增加,随着温度的升高而降低的变化规律;通过旋转模式下的剪切速率扫描表明:SD沥青呈现出非牛顿流体的剪切变稀行为,低温下剪切速率对粘度影响较大,高温下剪切速率对粘度的影响较小。参考热失重曲线并结合温度扫描获得了MP沥青和SD沥青的低粘平稳区分别为312324℃（410Pa·s）和345360℃（410Pa·s）。在低粘平稳区内采用单孔纺丝探究了纺丝温度对MP纤维微观结构的影响,纺丝温度分别在312℃、316℃、320℃和324℃时,均获得了劈裂辐射状纤维结构,表明MP沥青具有至少12℃相对较宽的纺丝工艺窗口;探究了MP及SD沥青分别在320℃（5Pa·s）及355℃（5Pa·s）纺丝温度下,喷丝板长径比（L/D）对纤维微观结构、力学性能和导热性能的影响,随着喷丝板L/D从1增大到5的过程中,沥青碳纤维始终保持劈裂辐射状结构,力学性能和导热性能变化不大,表明在较低粘度下较小的喷丝板L/D足以获得高取向微晶结构的沥青碳纤维。构建了纺丝温度-熔体粘度-喷丝板结构-纤维结构-纤维性能之间的关联。（2）针对MP沥青中含有少量的各向同性组分,挥发分含量相对较多的问题,采用双螺杆挤出机对MP沥青进行连续脱挥工艺研究,重点探究了真空度和填充率对MP沥青软化点、热稳定性、流变性能和偏光织构的影响。采用填充率为64%,真空度为-0.09MPa的脱挥工艺,提高了沥青热稳定性,减少了沥青中各向同性小球的含量。在此基础上,以填充率为64%,真空度分别为0和-0.09MPa两种脱挥工艺获得的MP沥青为原料,直接进行1000孔连续熔融纺丝,真空度为0MPa时,沥青纤维原丝上存在大量孔洞和突起,无法获得沥青纤维连续长丝束;真空度为-0.09MPa时,沥青纤维原丝表面光滑,直径均匀,实现了MP沥青连续脱挥及1000孔熔融纺丝。以确立的连续熔融纺丝工艺为基础,开展了沥青碳纤维微观结构的调控,实现了劈裂辐射状的MP-A和外层褶皱辐射状内部洋葱皮状的圆形MP-B两种碳纤维的可控制备。其中MP-A纤维中间相沥青液晶分子在喷丝板微孔内的流动属于“剪切诱导取向-拉伸诱导取向”双重作用机制,MP-B纤维中间相沥青液晶分子在喷丝板微孔内的流动属于“剪切诱导取向-应力松弛解取向-拉伸诱导取向”三重作用机制。在相同的热处理温度下,MP-B纤维的拉伸强度优于MP-A纤维,MP-A纤维的杨氏模量和热导率优于MP-B纤维,MP-A纤维具有更大的晶体尺寸,更高的晶体取向,更发达的石墨片层。MP-A-2800纤维热导率达到645W·m-1·K-1与K13C2U碳纤维相当,MP-B-2800纤维热导率达到512W·m-1·K-1与XN-90碳纤维相当。（3）研究了连续石墨化处理温度对中间相沥青和PAN基碳纤维结构和性能的影响。随着石墨化温度从2300℃升高到2600℃,石墨化后的MP-A-1000纤维石墨微晶尺寸变大,石墨片层沿纤维轴向的择优取向度明显增加,石墨片层的扭曲、交联等微晶缺陷减少,拉伸强度、拉伸模量和热导率均增大;石墨化后的T1000G碳纤维石墨化度提高,石墨微晶尺寸变大,石墨片层沿纤维轴向的择优取向度提高,拉伸模量和热导率增大,“N”元素的脱除增加了纤维的微晶缺陷,拉伸强度有所降低。连续石墨化处理的MP-A-2600纤维热导率达到582W·m-1·K-1优于XN-90碳纤维,T1000G-2600纤维力学性能与M50JB碳纤维相当。（4）为了进一步阐明中间相沥青碳纤维微观结构与导热性能的关联,进而指导高导热中间相沥青碳纤维的国产化及系列化研制,对现有商品化及实验室自制的五种高导热中间相沥青碳纤维(5001127W·m-1·K-1)进行了微观形貌、晶体尺寸、取向等的详细剖析。发现不同厂家制备的高导热中间相沥青碳纤维微观结构呈现出较大的差别,具有一定的典型“指纹”特征,但均具有较为发达的石墨微晶结构,并且热导率越高的碳纤维,其石墨片层越粗大,呈现明显的径向辐射状结构,且较易劈裂,劈裂状结构是石墨片层高取向的外在表现。高导热碳纤维都存在较长且排列有序的晶格结构,导热性能越好,其石墨微晶片层沿纤维轴向取向度越高、石墨化程度越高,石墨微晶越大,晶面间距越小,微晶缺陷越少,以此构建了五种高导热中间相沥青碳纤维的微晶结构模型。