聚合物基体填充导电纳米颗粒后能极大地提高其导电性能,可制备电磁屏蔽材料、抗静电材料、正温度系数材料等,已广泛应用于军用、民用电子仪器设备。当导电纳米颗粒含量达到临界值(导电逾渗值)时,复合材料从绝缘体变为导体。低导电逾渗值意味着所需的导电填料少,对于改善复合材料的力学和加工性能、降低成本有重要意义。目前有关导电复合材料的导电机理及模型仍然不能很好地解释和预测导电性能；导电颗粒分散形成的导电网络结构也很难用实验方法表征。计算机模拟可以在微观层面上研究材料的结构,解释或预测复合材料的导电行为；但是以往的模拟研究中忽略了聚合物基体的作用。本论文围绕聚合物基纳米复合材料的结构、导电与力学性能,采用分子动力学模拟开展研究,主要的创新性工作及结果如下：1、研究了纳米颗粒的分散性与复合材料的导电性的关系。增加聚合物-纳米颗粒相互作用,分散性先升后降,导电性单调上升；增加纳米颗粒表面接枝分子链密度,分散性单调上升,导电性呈现“M”型曲线；增加分子链交联密度,分散性单调上升,导电性先升后降；增加聚合物合金的不相容组分的含量,分散性单调下降,导电性先升后降。综合这四个复合体系,发现最好的分散状态并未获得最高的导电性。为提高复合材料的导电性,适当地提高纳米颗粒的分散性是必要的,但是过度地提高分散性反而降低导电性。2、在纳米颗粒表面接枝分子链,考察接枝密度、接枝分子链长以及基体-接枝分子链相互作用等因素对纳米颗粒的分散性以及复合材料的导电性能和力学性能的影响。基体与接枝分子链结构相同时,随着接枝密度增加,分散性和力学性能单调上升,而导电性呈现“M”型曲线。随着接枝分子链长增加,分散性单调上升,而导电性能和力学性能先升后降。基体-接枝分子链相互作用大于基体-基体分子链相互作用时,增加接枝分子链长能提高材料的玻璃化转变温度,导致其力学性能增加。随着基体-接枝分子链相互作用能增加,分散性单调上升,而导电性先升后降。随着接枝分子链长的增加,分散性先升后降,聚集状态和过分散状态不利于导电性能的提高。3、将纳米颗粒选择性地分布在不相容嵌段共聚物的其中一相,能有效地降低导电逾渗值。分子链的柔性影响复合材料的微相结构以及导电性能。对于全柔性共聚物,随着纳米颗粒含量的增加,出现层状结构的共聚物组分比范围逐渐变窄,并最终消失。若纳米颗粒富集相为三维连续相时,其共聚物组分比越低,导电性能越高；若纳米颗粒富集相是分散相或出现层状结构均不利于导电性能。对于半柔性共聚物,硬链段的刚性系数越大,则出现层状结构的现象越少,即分子链刚性影响有序-无序转变。同时,分子链刚性也影响颗粒富集相的连续-分散相转变；分子链构象熵和体系焓是该转变的主要原因。4、对于纳米棒/聚合物复合材料,若界面相互作用力越高,分子链交联密度越高,则纳米棒在单轴拉伸过程中取向排列程度越高,且在后续的松弛过程中,取向回复能力越低。由聚合物分子链引起的损耗力影响纳米棒的运动以及导电网络的变化。复合材料在拉伸后,三维导电网络被破坏。纳米棒长径比越小,导电形变稳定性越高。随着纳米棒含量的增加,导电稳定性先降后升,最低点对应逾渗值附近。随着应变的增加,三维方向的导电性能单调下降,而拉伸方向的导电性能先升后降,表现出各向异性。综上所述,本文全面考察了聚合物构象熵、纳米颗粒堆积熵和聚合物-纳米颗粒界面焓对纳米颗粒在基体中的分散状态与取向程度,以及对材料导电性能与力学性能的影响;揭示了各因子对导电颗粒在聚合物中分散形成的微观结构的影响规律,建立了微观结构-导电性能、力学性能的响应关系；为设计制备低的导电逾渗值、兼具良好导电性能和力学性能的导电聚合物提供理论指导。