碳材料的熱傳導主要是通過晶格原子的熱振動來實現的，碳纖維種類、基體種類、密度、比熱容、石墨化度、預制體結構、纖維體積分數、熱處理溫度/石墨化溫度等是影響碳材料熱導率的主要因素。高導碳材料并且具有低密度、高強度、高導熱系數、耐化學腐蝕等特點，有望取代以前的金屬材料成為新一代的高導熱材料。并在航空航天、衛星通訊、高速計算機等領域的散熱問題上得到越來越廣泛的應用。 　　目前，高導熱碳材料的分類主要有以下三種：
1、金剛石材料
　　目前已知自然界材料中熱導率最高的是天然金剛石，其室溫熱導率約為2000至2100W/（m?K）。同時，金剛石還是良好的絕緣體, 是理想的基板散熱材料。目前，常用化學氣相沉積法制備的金剛石炭膜，具有質量高、成本低等優點。
2、石墨材料
　　石墨由六個棱面和兩個密排基面組合而成，屬于六方晶系構造，主要分為天然石墨和人造石墨兩大類。普通的石墨室溫熱導率才只有70至150W/（m?K），而室溫時天然石墨在002晶面上的熱導率能達到2200W/（m?K），高定向裂解石墨在其面上的熱導率也達到了2000W/（m?K）。
3、石墨烯材料
　　石墨烯材料由單層碳原子以正六邊形緊密排列構成的二維平面結構組成，呈蜂窩狀，是從石墨中剝離出來的單層碳原子面材料。微機械剝離法、外延生長法、化學氣相沉積法以及氧化石墨烯化學還原法等是石墨烯的主要制備方法，單層懸浮石墨烯的室溫熱導率可達到3000至5300W/（m?K）。