本发明公开了垂直取向三维膨胀石墨导热体的制备方法及其增强的导热聚合物基复合材料，涉及垂直取向三维膨胀石墨导热体、其制备方法及其提高聚合物基复合材料导热特性的用途，本发明中的垂直取向三维膨胀石墨导热体具有连续的垂直取向三维填料网络结构，由片状膨胀石墨和还原氧化石墨烯组成，且还原氧化石墨烯作为支撑膨胀石墨形成三维结构的骨架材料。此外，本发明提供了一种采用该垂直取向三维膨胀石墨导热体增强的聚合物基复合材料，其中垂直取向三维膨胀石墨导热体作为连续的声子传输骨架用于高效地提升聚合物基复合材料的导热性能，该导热聚合物基复合材料的纵向导热性能可达10～40W/(m·K)。