电热复合材料具有优异的导电性能,这使得它在工作时能利用焦耳效应将电能转换为热能,而且不会产生其它多余的有毒有害物质,被认为是二十一世纪最高效清洁的供暖产品。基于其高效的电-热转化能力,电热产品被认为可以在家庭供暖、户外除冰、理疗保健和除雾除霜等领域广泛应用。但是随着社会的进步和经济的发展,具有单一电热性能的电热产品已经难以满足某些行业的复杂需求,如用于交通工具窗户表面的电热材料需要具有透明性,因此开发具有多功能性的电热复合材料,将进一步扩大电热产品实际应用的范围。本论文在整理了大量电热材料研究的基础上,针对传统电热材料性能单一的问题,制备了几种典型的聚合物基电热复合材料,并通过扫描电镜(SEM),红外热成像仪(IR)、四点探针仪和数控测温等测试手段研究了电热复合材料中导电填料的分散状态及其对电热复合材料电热性能的影响,此外对于特定电热复合材料的多功能性还进行了特定的研究,具体工作如下:1.首先通过微胶囊化技术将少量的碳纳米管CNT包裹在阻燃性能优异的聚磷酸铵APP的表面形成碳纳米管包裹的聚磷酸铵CAPP,然后将其与导电炭黑CCB和乙烯-醋酸乙烯酯EVA共混制备具有优良电热性能和阻燃性能于一体的电热复合材料。研究结果表明,CAPP较APP在聚合物中有更好的分散性;使用CAPP与CCB协效导电的电热复合材料与单独使用CCB导电的电热材料相比,电导率提升了近10倍,在18V的外加电压下表面温度可以达到100℃,并且可以在15V的外加电压稳定工作超过3600s,同时经历12个循环的升温-降温过程而温度曲线不发生明显的偏移;使用CAPP与CCB协效导电的电热复合材料与纯的EVA材料相比,其初始热分解温度明显增高,在N2下的残炭率提高了近38.5%,同时热释放速率HRR的峰值降低了约73.6%,LOI的值由17%提升至31%,并且可以通过UL-94的V-0测试。电热复合材料的测试结果表明其具有十分优异的电热性能和阻燃性能。2.通过溶液法制备了以零维的CCB为主要导电填料,几种一维CNT,AgNW和二维MXene为协效导电填料的PVA电热复合涂料,并通过微胶囊化技术将MXene包裹在APP的表面制备出MAPP同时将其引入PVA电热复合涂料中赋予其阻燃性能。研究结果表明,AgNW和MXene与CCB有较好的协效作用,相应的电导率较纯添加CCB的电热复合涂料分别提升了 31.2%和45.5%,MAPP的引入进一步提升了电热复合涂料的电学性能,电导率与纯添加CCB的电热复合涂料相比提升了 66.5%,PVA-3、PVA-5、PVA-6和PVA-10在相应的电压下都可以达到100℃以上的温度,温度响应时间极短,并且都表现出很好的循环发热性能和长时间发热性能;与纯的PVA相比,PVA-3、PVA-5、PVA-6和PVA-10在N2下的初始热解温度都有了明显的提高,残炭率分别提高了 40.53%、42.78%、43.78%和48.80%,同时泡沫燃烧实验表明PVA-10可以完全抑制泡沫的燃烧。电热复合涂料的测试结果表明PVA-10具有十分优异的电热性能和阻燃性能。3.以CCB、CNT、MXene和AgNW为导电原料通过dip-coating的方法在棉织物表面构建了导电网络从而制备出了可穿戴电热复合织物。研究结果表明,电热复合织物表面构建了良好的导电网络,以AgNW为导电原料的电热复合织物在2V的外加电压下其表面温度就可以达到100℃以上,并且可以在外加电压下保持10个的循环升温-降温过程而温度曲线不发生明显的变化;在电热复合织物表面涂覆少量水性聚氨酯的AgNW-10-3在50次弯折后和经溶剂浸渍之后的时间-温度曲线与涂覆之前没有发生明显的变化,并且在穿戴测试中可以在人体手腕处均匀发热。电热复合织物具有优异的电热性能、耐弯折性和穿戴性能。