炭黑填充橡膠的導電機理，較經典的理論有導電通路論和隧道效應論。導電通路論認為，炭黑粒子加入到橡膠等高聚物中，因其鏈狀結構不完全受到高聚物的濕潤而暴露出部分碳材料，它們在復合材料中彼此接觸鏈接，形成網絡，在電壓作用下，π電子通過相互鏈接的碳材料網狀鏈移動而形成導電通路。
隧道效應論認為，高分子復合材料的導電性是由其中炭黑粒子間的電子躍遷形成的，并在混合物內尚未形成網絡導電通道時是高分子復合材料的主要導電模式。它不是由炭黑形成的導電網絡產生的導電性，而是由于當炭黑之間的間距小到一定程度時，炭黑粒子之間的間距所代表的勢壘的能級下降，導致電子因量子化效應可以在炭黑的碳材料之間穿行，即所謂的電子躍遷。該理論解釋了在炭黑填充高分子復合材料中炭黑粒子之間并不存在相互鏈接的導電通路條件下，當炭黑的填充量達到一定量時，填充導電炭黑的高分子復合材料仍然具有導電性的現象。兩種理論均較好地說明填充炭黑的導電橡膠其炭黑填充量、炭黑結構和加工過程等對導電性能的影響規(guī)律。
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