高温超导电性机理的研究是铜氧化物超导材料研究的核心问题，而铜氧化物超导材料正常态反常物理性质的研究是高温超导电性机理研究的中心议题。在t-J模型和fermion-spin理论的框架下，本文对铜氧化物超导材料正常态反常的电荷动力学、热输运、高温超导电性的超导机理、超导态时反常的自旋动力学、空穴掺杂和电子掺杂铜氧化物材料超导体中的电荷不对称性等进行了较为系统的研究。 在论文第一章，我们首先简单介绍了超导发展背景及相关的理论探索，并引入了可以描述CuO₂平面内基本的低能物理过程的t-J型的模型。在第二章，介绍了可以较好地处理体现电子强关联特征的电子局域约束条件的fermion-spin理论。在fermion-spin理论框架下，物理电子被分解为规范不变的dressed holon和spin，其中dressed holon描述电荷自由度，dressed spin是一个硬心玻色子，描述自旋自由度。在论文第三章，我们从t-t′-J模型出发，应用fermion-spin理论，首先研究了在极欠掺杂情况下空穴掺杂铜氧化物材料和电子掺杂铜氧化物材料反常的电荷动力学性质，并说明空穴掺杂铜氧化物超导材料的光电导谱在低频端存在non-Drude weight，在较高能量处存在奇异的中红外带；电阻率在高温时与温度成线性关系，在低温时偏离线性，表现为绝缘体行为。与空穴掺杂铜氧化物材料相比，电子掺杂铜氧化物材料的光电导谱在低能量时有一个随能量衰减很快的低能峰，在较高能量附近出现反常的锐利的中红外峰；较小电子掺杂区域的电阻率存在着低温时绝缘体行为向高温时金属行为的转变；在较大的电子掺杂区域，电阻率与温度成线性关系，表现为金属行为。接着，通过考虑CuO₂平面之间层间隧穿和各向异性的跃迁矩阵元，我们研究了铜氧化物超导材料反常的c-轴电荷动力学，说明c-轴电荷动力学并不象面内电荷动力学那样对于所有铜氧化物超导材料是普适的，c-轴电荷动力学与材料有关，它依赖于CuO₂平面间的化学组成成分，其中材料中CuO₂平面之间是否有Cu-O链，对材料的c-轴电荷动力学有很大的影响。对于CuO₂平面之间有Cu-O链的铜氧化物超导材料来说，c-轴方向的光电导谱在低能端表现为non-Drude行为，在电荷转移隙处存在中红外带，中红外带的权重