碳纳米管自发现以来,由于其优异的物理、化学性能等使其在很多领域都有潜在的应用价值,尤其是作为高分子材料改性的填料而备受广大科研工作者的关注。导电高分子材料的突出优点是既有无机半导体和金属的光学和电学特性,又具有有机聚合物的可加工性和柔韧的机械性能。填充型导电高分子材料已被广泛应用于电子、能源、化工及宇航等领域,被认为是最具发展前景的导电高分子材料之一。在目前所见的报道中,绝大多数科研工作都致力于高分子复合材料的制备方法的发展和宏观性能的提升,而关于该类型复合材料微观结构的研究甚少。碳纳米管填充对复合材料电学、流变及粘弹性能影响的微观机理还不清楚,碳纳米管的加入对聚合物基体的微观结构产生什么样的影响,而微观结构又如何影响复合材料的宏观性能等,仍然是有待深入研究的重要课题。本论文利用正电子这一探测自由体积孔洞的灵敏探针并辅之以其他实验方法在分子水平上系统研究了多壁碳纳米管/聚碳酸酯复合材料中多壁碳纳米管的分散和含量对材料自由体积特性、玻璃化转变温度以及它们对复合材料电学性能、流变性能及粘弹性能的影响。此外,本论文还研究了温度和自由体积等因素对复合材料的粘弹性能的影响并揭示了其微观机理。主要研究内容和结果如下：1.多壁碳纳米管/聚碳酸酯复合材料的电学和流变性能研究我们采用溶液共混-共沉淀的方法制备了聚碳酸酯（PC）/多壁碳纳米管（MWCNT）复合材料,并利用正电子湮没寿命谱议、双探头符合多普勒展宽谱仪（CDB）结合扫描电镜、透射电镜、电阻仪及流变仪系统研究了PC/MWCNT复合材料的微观结构、流变性能和电学性能。少量碳纳米管的加入使PC/MWCNT复合材料的电导率提高了近十个数量级。CDB可以作为一种确定渗滤阈值和结构相变的新方法。实验结果表明：随着碳纳米管的增加,碳纳米管导电网络结构形成,使PC/MWCNT复合材料完成了由绝缘体向导体的转变。此外,我们还利用正电子湮没寿命谱测量技术研究了多壁碳纳米管的掺杂对PC/MWCNT微观结构的影响,结果表明：由于多壁碳纳米管的加入及其碳纳米管导电网络结构的形成使得复合材料的自由体积分数有所下降。文章也研究了碳纳米管对复合材料原子尺度的自由体积及力学性能的影响。2.多壁碳纳米管/聚碳酸酯复合材料的粘弹性能和玻璃化转变温度的研究用正电子淹没寿命谱仪和动态力学热分析仪研究了自由体积和温度对多壁碳纳米管/聚碳酸酯复合材料粘弹性能的影响。文章利用三种不同的实验方法：正电子湮没寿命谱测量、动态力学热分析测量和示差扫描量热测量得到了复合材料变化趋势一致的玻璃化转变温度,都是随着MWCNT含量的增加而降低。文章也详细讨论了多壁碳纳米管的加入对复合材料粘弹性能的影响。在玻璃化转变区域,我们利用基于自由体积理论的Williams-Landel-Ferry方程得到了相对自由体积分数和复合模量之间接的线性关系,表明自由体积是影响复合材料精弹性能的一个重要因素。