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磷石膏是一种能够污染土地、水等生活资源的磷工业固体废弃物,它每年的排放量及堆存量都非常巨大,因此解决磷石膏的综合利用是非常急迫的,一方面,可以缓解磷石膏带来的环境污染问题,另一方面,可以实现磷化工企业可持续发展。另外,随着人们生活水平不断提高,对住房的舒适度和功能性要求越来越强烈,比如冬日采暖,室内调湿。石膏是一种具有保温隔热、隔声、调节湿度的功能性建筑材料,通过对磷石膏处理生产的磷建筑石膏也具有这些优异的特性。因此,本文结合磷石膏的综合利用,通过向磷建筑石膏中掺入碳纤维和石墨的方式,制备具有电热性能的绿色功能型建筑材料,故而,石墨/碳纤维-磷建筑石膏的电热性能研究就此孕育而生。首先,针对碳纤维表面的惰性特性,采用索氏萃取法去除碳纤维表面的有机物保护层,然后使用强酸对碳纤维进行表面氧化处理以增强碳纤维与基体的结合能力。其次,从磷建筑石膏的导电性能出发,结合导电复合材料的导电行为探究碳纤维和石墨对磷建筑石膏基体电阻率的影响。通过改变碳纤维和石墨掺量,并利用四极法测量电阻的试验方法,得到了单掺碳纤维和单掺石墨下,导电相掺量的渗流阈值,试验发现:碳纤维的渗流阈值为体积掺量的0.2～0.4%,渗流阈值下限处的碳纤维-磷建筑石膏的电阻率最低达0.83Ω·m,相比磷建筑石膏的电阻率最大降幅可达99.95%。石墨的渗流阈值为质量掺量的6～12%,渗流阈值下限处的石墨-磷建筑石膏电阻率最低达62.9Ω·m,相比磷建筑石膏的电阻率最大降幅可达96.54%。并在0.2%体积比的碳纤维与6%质量比的石墨复掺下,可制得电阻率为0.8～1.2Ω·m的导电石墨/碳纤维-磷建筑石膏。再次,碳纤维及石墨不仅具有优异的导电及导热功能,适量的碳纤维及石墨对基体的力学性能也有不同程度的影响,接下来便通过改变掺量、纤维长度探究碳纤维对磷建筑石膏基体力学性能的影响及作用机理分析,同时,也探究了单掺石墨和复掺石墨对磷建筑石膏基体力学性能的影响及作用机理分析。试验表明:掺入9mm的碳纤维对基体增强效果最佳,当体积掺量为0.5%时,对基体抗折强度帮助最大,碳纤维-磷建筑石膏抗折强度达6.14Mpa。而当掺入体积比为3.5%左右的碳纤维时,对基体的抗压强度帮助最高,碳纤维-磷建筑石膏抗压强度达到13.81Mpa。同时,低掺量下,体积掺量不超过2%的超细石墨对磷建筑石膏基体力学性能也有微弱的提升。在复掺下,虽然石墨对基体强度有不利影响,但8%掺量以下的石墨配合适量掺量的碳纤维依然能使基体维持较好的抗折及抗压强度。最后,在焦耳热的基础上,结合试验及多物理场有限元仿真软件COMSOL Multiphysics探究石墨/碳纤维-磷建筑石膏的电热性能,试验表明:该复合材料的升温-电压关系为线性关系且升温-降温规律关于直线T=?Tm/2+T0对称,在低输入电压下,复合材料的升温稳定性良好。此外,还测量了石墨/碳纤维-磷建筑石膏的热物性能,为模拟仿真提供热物参数,模拟结果表明:当以导热系数、比热容、输入功率、环境温度作为单一变量进行模拟分析时,以COMSOL Multiphysics模拟结果数据可反映出,提高导热系数和降低比热容对提升石墨/碳纤维-磷建筑石膏升温速率具有积极意义,同时,比热容对升温速率的影响要大于导热系数对升温速率的影响。在实际工况下,输入功率对改变复合材料的升温速率效果明显,只要小幅度改变输入功率就可应对大幅度变化的环境温度。另外,将模拟结果和试验结果进行了对比分析,虽然有误差存在,但误差范围为4?9%之间,误差较小,说明COMSOL Multiphysics模拟结果可以有效反映石墨/碳纤维-磷建筑石膏的电热性能。