SF₆作为优质的绝缘气体在高电压与绝缘领域得到广泛使用,但SF₆是温室效应气体,为响应国际环保要求和国家可持续发展战略,寻找新的可替代SF₆实现可靠绝缘的环保气体是当前高压绝缘领域发展的重要一环。C₄F₇N以其良好的绝缘性能、灭弧性能以及环保特性从大量研究对象中脱颖而出,成为众多学者的研究热点。C₄F₇N气体分子结构明确,稳定性好,但受外电场的影响,其结构特性、化学稳定性、电气性能状态并不明确。分子模拟技术通过计算原子、电子相关参数来反映分子宏观性能,在高电压与绝缘领域的运用刚刚起步。本课题立足量子化学理论,基于密度泛函在分子内部施加电场,计算、分析了不同电场强度下C₄F₇N分子的电子密度、原子电荷、体系能量,进而计算出分子结构、福井函数、电离能和电负性等,反映出C₄F₇N分子结构、反应活性、绝缘性能以及灭弧性能在外电场下的变化规律。为探究外电场对C₄F₇N分子的结构参数与特性的影响,搭建C₄F₇N分子模型,采用明尼苏达密度泛函M06-2X在6-311g（d,p）基组水平计算了分子键长、Mulliken布居数、能量,分析了外加电场产生的影响。结果表明,随着电场增强,各原子电荷布居改变,引起键长、总能量发生变化,分子结构趋于不稳定。采用明尼苏达密度泛函M06-2X在aug-cc-p VTZ基组水平计算C₄F₇N分子的ADCH原子电荷、偶极矩和极化率并对比分析SF₆。结果表明,三者均对外电场存在明显依赖,随着外电场的增大,分子极性增强,体积增大,稳定性减弱,与SF₆相比,C₄F₇N分子的偶极矩与极化率整体水平居高,且受外电场的影响更大,稳定性更为羸弱。。同时,为探究外电场对C₄F₇N分子的化学稳定性和电气性能的影响,采用B3LYP泛函、6-311G*基组计算C₄F₇N的福井函数、简缩福井函数、电离能和电负性。结果发现,C₄F₇N分子的反应活性位点为4C、5N、12F三个原子,5N最为活泼,各原子的简缩福井函数在外电场作用下呈规律变化。受电场影响C₄F₇N的介电强度和灭弧性能增强,且能够达到接近SF₆的不错水平。无电场环境下,电负性达到纯SF₆的0.77倍,c-C₄F₈的1.15倍,电离能达到纯SF₆的0.85倍,c-C₄F₈的1.11倍,一定程度上说明,在4个C的结构中碳氮三键提升分子电气性能的能力比碳环更强。上述工作充分表明外电场对C₄F₇N分子的结构、化学稳定性、绝缘性能和灭弧性能产生了显著影响,为实现C₄F₇N用作环保型绝缘气体全面替代SF₆提供了量化基础,同时也验证了分子模拟技术用于绝缘气体研究的可行性,展现了量子化学计算分析在高压绝缘领域的独特魅力,为新型绝缘气体的研究铺筑了一条康庄大道。