納米碳纖維具備良好的熱穩定性，是其在航空航天、能源、電子等高溫領域廣泛應用的基礎。熱穩定性通常指材料在高溫環境下保持結構和性能不發生劇烈變化的能力，評估標準主要包括熱分解溫度、熱重損失率、晶體結構完整性等指標。

納米碳纖維的熱分解溫度普遍高于500℃，經高溫石墨化處理后的產品可穩定至2000℃以上。其主要成分為石墨碳原子構成的層狀結構，具有強的共價鍵結合和優異的晶格有序性。高結晶度的碳纖維在高溫條件下抗氧化能力更強，結構變化更小。

熱重分析（TGA）實驗顯示，在惰性氣氛下納米碳纖維的質量變化較小，升溫至700℃以上才開始發生明顯質量損失。在空氣中使用時，碳纖維的抗氧化溫度相對較低，一般在400℃左右。為提升其在空氣環境下的熱穩定性，可采用表面涂層或摻雜金屬氧化物的方法進行改性。

納米碳纖維的熱導率與其熱穩定性密切相關。高導熱性能可加快熱量傳遞，避免局部過熱。其熱導率受纖維取向、結晶程度及孔隙率等多因素影響。結構連續性良好的碳纖維導熱性更強，同時在熱應力條件下表現出更優的穩定性。

納米碳纖維具有優異的熱穩定性和熱解性能，適用于高溫復合材料、熱防護結構和電子熱管理系統等多種應用領域。實際選型應結合使用溫度范圍、氣氛條件和加工方式進行綜合評估。