纳米碳纤维具备良好的热稳定性，是其在航空航天、能源、电子等高温领域广泛应用的基础。热稳定性通常指材料在高温环境下保持结构和性能不发生剧烈变化的能力，评估标准主要包括热分解温度、热重损失率、晶体结构完整性等指标。

纳米碳纤维的热分解温度普遍高于500℃，经高温石墨化处理后的产品可稳定至2000℃以上。其主要成分为石墨碳原子构成的层状结构，具有强的共价键结合和优异的晶格有序性。高结晶度的碳纤维在高温条件下抗氧化能力更强，结构变化更小。

热重分析（TGA）实验显示，在惰性气氛下纳米碳纤维的质量变化较小，升温至700℃以上才开始发生明显质量损失。在空气中使用时，碳纤维的抗氧化温度相对较低，一般在400℃左右。为提升其在空气环境下的热稳定性，可采用表面涂层或掺杂金属氧化物的方法进行改性。

纳米碳纤维的热导率与其热稳定性密切相关。高导热性能可加快热量传递，避免局部过热。其热导率受纤维取向、结晶程度及孔隙率等多因素影响。结构连续性良好的碳纤维导热性更强，同时在热应力条件下表现出更优的稳定性。

纳米碳纤维具有优异的热稳定性和热解性能，适用于高温复合材料、热防护结构和电子热管理系统等多种应用领域。实际选型应结合使用温度范围、气氛条件和加工方式进行综合评估。