在促进新兴能源开发的背景下,电介质材料的研究和电能储存以及转换设备的集成化密切相关。单一性能的材料已无法满足储能技术的迅速发展,将两种或两种以上的材料复合成为当前储能领域研究的热点之一。陶瓷/聚合物复合介质兼具陶瓷材料和聚合物基体的优点,拥有较高介电常数的同时还具有较高的介电强度,在储能领域有重要的应用前景。本文首先利用熔盐法制备了二维钛酸钡填料,然后选用聚偏氟乙烯(PVDF)作为基体,通过溶液流延法制备了钛酸钡体积分数分别为0.5%、1%、3%、5%、7%、10%的复合介质,通过测试研究了钛酸钡含量对复合介质介电性能和储能特性的影响。建立复合介质仿真模型,利用多物理场耦合仿真软件COMSOL Multiphysics对不同形态钛酸钡、钛酸钡在基体中随机取向和水平规则取向、三层结构等复合介质进行电场分布计算,分析这些因素对复合介质内部电场分布的影响。试验结果表明,复合介质的介电常数随着钛酸钡体积分数的提高逐渐增大,并随频率的增加而呈现减小的趋势;复合介质的tanδ在100-10~6Hz频率范围内先减小后增大;随着频率的增大,复合介质的电导率也在增大,钛酸钡的体积分数越大,复合介质的电导率越大,击穿场强越来越小;在130k V/mm电场下,钛酸钡体积分数为3%的复合介质获得最大储能密度为6.43J/cm~3。仿真结果显示,和零维钛酸钡填料相比,二维钛酸钡作为填料时复合介质内部电场分布更加均匀,并且其在基体中越接近水平排列,电场的畸变程度就越小。