高效的热管理对于现代高功率电子设备的运行效率和可靠性至关重要。填充在散热器和电子设备之间的热界面材料（TIMs）对于实现高效的热量散发至关重要。然而，由于聚合物基TIMs的导热性有限，且在材料内部创建高效的热传导路径存在困难，因此其热传导能力通常较低。因此，构建有效的网络结构是目前该领域面临的核心挑战[[1], [2], [3]]。在自然界中，由不同环境条件驱动的进化压力塑造了从宏观形态到细胞组织的各种生物结构[[4]]。许多精美的自然结构为功能性和结构性材料的发展提供了宝贵的灵感[[5], [6], [7], [8]]。例如，受植物维管束启发的海水淡化系统[[9]]、受珊瑚结构启发的热交换结构[[10]]、受蜂窝结构启发的机械构造[[11]]、受昆虫翅膀启发的结构设计[[12]]以及受蜘蛛网启发的传感器[[13]]等。在这些结构中，生物体内的三维（3D）生物网络结构具有轻量化、资源重新分配、信号共享和机械稳定等特性，使其成为高级材料的理想构建范例。其中一些结构已被模仿用于电气[[14], [15], [16]]、热管理[[17]]、机械系统[[18]]、波浪吸收[[19], [20], [21], [22]], [23]]以及电磁屏蔽[[24], [25], [26]]等领域。通过结合拓扑层次结构和跨尺度结构互连，已经实现了人工3D网络结构的各种卓越综合性能[[27], [28], [29], [30], [31]]。
然而，人造3D网络微结构的设计和构建仍然具有挑战性，尤其是在实现独立结构单元之间的集成和连续连接方面。这需要仔细考虑这些结构单元之间的相互作用以及在不同尺度上协调组装桥接结构。使用预先设计的构建块进行层次集成以构建3D功能网络是制造微结构工程材料的一种普遍方法。已经开发了多种制造方法，如冰模板法[[32]]、自组装[[33]]、激光诱导[[34]]、热解聚合物模板[[35,36]]和3D打印[[37]]。高长径比的功能单元通常被用作构建网络结构的主要构建块以促进特定功能。然而，基于现有构建块的3D网络架构的当前处理方法主要依赖于物理接触，而不是真正的结构连续性。两个关键挑战仍然存在：首先，需要协调组装相邻的构建块以实现具有特定架构的结构集成[[38,39]]。其次，期望在微观和亚微观尺度上实现结构连续性，特别是在连接点处，以促进资源交换的功能，这可能包括应力、能量和信号等[[40,41]]。不幸的是，相关的微结构配置和桥接机制尚未开发出来，从单个构建块实现结构和功能的连续性仍然具有挑战性。作为自然界中独特的互连现象，孪晶主干之间的相互连接体现了自然界通过互连进行创新的能力。这种相互连接现象起源于植物学，描述了相邻树枝在生长过程中由于摩擦而使树皮磨损，形成共享水分和养分的连续结构。这种自然的连接结构为植物之间的资源共享和结构强化提供了有趣的生物学解决方案[[42,43]]。
受孪晶主干及其在主干-分支连接处连续的结构/功能的启发，我们报告了一种基于相互连接和微结构单元互连的连续3D网络组装策略，使得碳纤维（CFs）能够整合到异质碳网络中。该网络利用导热碳纤维形成高度多孔的自支撑骨架，并通过化学气相沉积（CVD）在碳纤维上垂直生长碳纳米管（CNTs），然后通过化学气相渗透（CVI）沉积热解碳（PyC）。CNT/PyC的相互连接协同建立了碳纤维之间的桥接和连接，形成了具有相邻碳纤维之间微尺度相互连接独特结构的连续3D碳网络。这种异质碳网络的协同组装克服了从单个微结构单元实现真正结构连续性的挑战。作为相互连接网络结构功能连续性的证明，当将制备的碳网络嵌入聚合物基质中时，展示了高热导率，使其成为热管理的有前景的复合材料候选者。
