自控温电伴热带通过分子膨胀与收缩控制电路通断的核心机制，依赖于其内部PTC（正温度系数）高分子导电塑料的物理特性变化。具体过程可分为以下步骤：

1. 结构基础：导电塑料与平行母线

自控温电伴热带由两根平行金属母线（如铜导线）构成骨架，母线之间填充PTC高分子导电塑料作为发热与控温的核心材料。这种材料由导电粒子（如碳粒）分散在聚合物基体中形成导电网络，其电阻随温度变化呈现显著的非线性特性。

2. 温度降低时：分子收缩，电路接通

• 分子行为：当环境温度或伴热带自身温度下降时，PTC高分子材料中的聚合物链发生微分子收缩，导电粒子（碳粒）间的距离缩短。

• 电路变化：收缩导致导电粒子重新连接，形成更多导电通路，使电路电阻降低，电流通过量增加。

• 结果：电流流经伴热带，产生焦耳热（$Q=I^{2}Rt$），补偿管道或设备散失的热量，维持温度。

3. 温度升高时：分子膨胀，电路断开

• 分子行为：当温度上升至设定阈值时，PTC材料中的聚合物链受热膨胀，导电粒子间距增大。

• 电路变化：膨胀导致部分导电通路断开，电阻急剧上升，电流通过量减少。

• 结果：发热量降低，防止温度过高，实现自动限温。

4. 动态平衡：循环调节，恒温控制

• 反馈机制：若温度因环境变化再次下降，PTC材料收缩，电路重新接通，发热量增加；若温度继续上升，材料膨胀，电路断开，发热量减少。

• 效果：通过分子层面的膨胀与收缩，伴热带形成自我调节的循环，无需外部温控器即可将温度稳定在安全范围内（通常为0-65℃或更高，依材料而定）。

5. 优势与应用场景

• 优势：

• 自动限温：避免传统恒功率电伴热带因过热导致的安全隐患。

• 节能环保：仅在需要时发热，减少能源浪费。

• 安装灵活：可任意剪切、交叉重叠使用，适应复杂管道布局。

• 应用场景：

• 工业领域：石油、化工管道防冻，工艺温度维持。

• 民用领域：消防管道、屋顶天沟融雪、水箱防冻等。

示例说明

假设伴热带用于冬季消防管道保温：

• 低温环境：管道温度接近0℃，PTC材料收缩，电路接通，伴热带发热防止冻结。

• 管道使用：水流通过时温度升高，PTC材料膨胀，电路部分断开，减少发热量，避免水温过高。

• 夜间静止：水温下降，PTC材料再次收缩，电路恢复，维持管道温度。

这一过程通过分子尺度的物理变化，实现了宏观层面的电路通断控制，是自控温电伴热带高效、安全、节能的核心原理。