以粒径为6.5μm的单一尺寸鳞片石墨(NG)和粒径为6.5μm和1μm的混合尺寸鳞片石墨为填料,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)为基体树脂,通过热处理粉末混合法制备了具有隔离结构的高导热NG/UHMWPE复合材料。研究了NG尺寸对高导热石墨/超高分子量聚乙烯复合材料微观结构、填料取向、导热性能和通路以及力学性能的影响。结果表明,混合尺寸石墨的加入提高了复合材料在垂直于热压方向和平行于热压方向两个方向上的导热系数,最高达到10.5 W/(m·K)和5.08 W/(m·K),相较于纯UHMWPE,导热系数分别提高了20.91倍和9.60倍。此外,当石墨含量一致时,混合尺寸填料的复合材料在保持机械性能不下降的情况下,导热系数更高。