导电复合材料是一种功能材料，具有优良的导电性、电热效应及热、力敏感性，在土木工程测试、采暖加热及电子工程等领域具有重要研究价值。本文选择硅橡胶为基体、纳米导电炭黑为导电填料研制了炭黑/硅橡胶复合材料，对其导电性、电热效应及热、力敏感性进行系统的理论与试验研究，力图为其新的工程应用提供理论和技术基础。导电性是炭黑/硅橡胶复合材料具有多功能性的基础，通过SEM图像微观观察与导电机理分析，完善了炭黑/硅橡胶复合材料的导电模型。微观SEM图像发现，炭黑颗粒在聚合物基体中主要以“团聚体”及与之相连的“链条”两种结构形式存在；根据该结构形式简化获得炭黑分布模型，模型中将炭黑“团聚体”与“链条”结构简化为“大颗粒”整体结构形式，并认为“大颗粒”具有可变形性，“大颗粒”之间通过直接接触与隧道效应两种方式实现载流子传递；在该分布模型基础上，结合隧道效应理论建立了炭黑/硅橡胶复合材料导电模型，新型模型考虑到了炭黑的非均匀分布特性。对炭黑/硅橡胶复合材料的导电性测试表明，炭黑含量超过4%时，可获得导电性优良的炭黑/硅橡胶复合材料；电性能试验表明，直流电压或恒定低频交流电压激励时该导电复合材料具有纯电阻特性；试样的电阻抗随着交流频率的变化而变化，证明“隧道效应”对炭黑/硅橡胶复合材料的导电机理解释是正确的。根据炭黑/硅橡胶复合材料的导电机理，首次分析了该复合材料的电热效应机理；电压加载后电子在导电网络中的定向流动是导致电发热效应的主因。通过配方与工艺设计，成功获得了电热薄膜试样的研制方法；电热性能基础试验表明，炭黑/硅橡胶复合材料薄膜具有优良的电发热能力；大面积加热膜电热试验结果表明，220V电压下炭黑含量14%，厚度117μm的电热膜加热功率达到1430.46W/m~2，是一种优质的面状加热材料。炭黑/硅橡胶基复合材料敏感性试验表明，薄膜试样的拉伸应变-电阻曲线在拉伸应变达到25%、温度-35℃时，压力-电阻曲线在应力达到20MPa时都具有较好的线性关系及可重复性；多次温度循环后，薄膜试样温度-电阻曲线的可重复性也较好；分析发现薄膜试样力-阻灵敏系数约为2.5~3.0，明显大于热-阻灵敏系数（约为0.15~0.60）。大量试验及分析结果表明，相较于常见的“体结构”试样来说，“膜结构”试样具有更优越的热、力-阻敏感特性。首次引入形变系数λ建立力-阻模型，以反应“大颗粒”的易变形性；在现有理论模型基础上，研究获得了简化的热-阻模型；与力-阻模型耦合分析，首次建立了炭黑/硅橡胶复合材料的热-力-阻耦合分析模型；模型分析认为，导电网络中存在的“隧道电阻”对力敏、热敏特性起主导作用。根据多组试验数据拟合获得模型中β、λ值，并代入模型与其他条件下的试验数据进行计算对比，结果表明计算值与试验值吻合；最后，引入“压阻模量”E′值，建立了电阻关于应力的压-阻模型，试验结果验证了模型的正确性。最后，根据炭黑/硅橡胶复合材料导电机理、电热效应机理、热-力-阻模型及压-阻模型等理论研究，在大量试验研究基础上，基于炭黑/硅橡胶复合材料的优良特性，对新型电加热技术、一维大变形测试技术、压力及变形分布测试技术相关的基础问题进行了研究。电加热技术试验表明，电热膜具有优良的加热能力且功率稳定、热转换效率达到99%以上；一维大变形测试技术试验表明，该复合材料制作的大变形传感元件成功应用于现场实践；压力及变形分布测试技术初步试验表明采用传感膜可获得二维面中的电阻（压力、变形）异常值。