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电力传输、电动汽车、高功率武器、雷达、风力发电和微电子系统等新兴工业领域广泛使用介电高分子复合材料作为能量转换设备。介电高分子复合材料是将具有高本征介电常数的陶瓷颗粒,如钛酸钡（Barium titanate,BaTiO3）、钛酸锶钡（Barium strontium titanate,BST）、碳化硅（Silicon carbide,Si C）等或者具有高电导率的颗粒,如石墨烯纳米片（Graphene nanoplatelets,GNPs）、碳纳米管（Carbon nanotubes,CNTs）、聚吡咯（Polypyrrole,PPy）等作为填料填充到高分子基体所制备而得的一类材料。其中,以BaTiO3为填料的复合材料,具有介电损耗低、电绝缘性好、制造成本低等优势,成为介电高分子复合材料领域的一大研究热点。然而,由于BaTiO3与高分子材料表面性质差异大,将BaTiO3直接引入高分子基体,往往会引入大量的缺陷,使得复合材料的耐电压能力急剧下降,材料可靠性降低;另一方面,普通BaTiO3纳米粒子填充改性的介电高分子复合材料介电常数较低、储能密度偏小。因此,亟需开发出基于BaTiO3的复合填料,解决目前单一填料在获得高介电性能复合材料方面的掣肘,从而满足设备微型化对高储能密度介电复合材料的需求。本论文从BaTiO3的表面改性入手,对BaTiO3表面进行大分子修饰,获得了两种不同的钛酸钡复合粒子,针对这些复合粒子的组成、结构对聚偏氟乙烯（Polyvinylidene fluoride,PVDF）介电性能的影响展开研究。首先,通过氢键作用诱导绝缘微米BaTiO3（以下简称BT）与导电聚吡咯（Polypyrrole,PPy）自组装,调控导电纳米颗粒定向分布,有效解决普通熔融、溶液共混体系导电粒子搭接形成导电网络的问题;然后,从界面相互作用角度出发,在BT纳米颗粒与基体PVDF间插入绝缘聚酰亚胺层（Polyimide,PI）,调控PI中间层与BT和PVDF的相互作用程度,实现中间层促进极化、抑制损耗的目的;最后,进一步调控PI层厚度,探究绝缘中间层厚度对复合材料介电性能的影响。主要研究成果如下:（1）针对导电纳米粒子无序分布易形成漏电网络使复合材料损耗增加的问题,本论文提出氢键调控PPy在BT表面自组装构筑复合结构,改善复合材料介电性能的方法。首先,通过化学修饰制备了表面富含羟基的BT微米粒子（BTOH）,进而通过原位聚合法,制备了PPy@BTOH复合粒子,并通过溶液共混法引入PVDF制备复合材料。对PPy@BTOH复合粒子的结构表征发现,PPy与BTOH颗粒之间具有良好的组装情况,形成了一种类桑葚果实的多界面自组装结构;经过剧烈加工过程后,PPy@BTOH复合粒子的“桑葚”结构仍旧保持稳定。复合材料结晶行为研究发现,PPy的存在抑制了PVDF基体形成极性的β晶体。介电性能测试结果表明,复合材料介电常数随PPy@BTOH含量增加而增加,在含量为20 wt%时,介电常数高达536,而介电损耗仅为0.48。分析认为,凹凸不平的类“桑葚”复合填料为体系引入极大的界面面积,同时由于填料表面电导率的大幅提高,界面极化强度大幅度增强,介电常数由此实现了极大程度的提高;由于PPy导电网络被阻断,复合材料的介电损耗维持在极低水平;此外,凹凸不平的填料表面为电子提供了大量散射面,使得复合材料的击穿强度也维持在较高水平。（2）针对BT纳米颗粒与PVDF之间表面性质差异大,导致BT粒子分散性差,界面相互作用弱的问题,提出利用具有极低介电损耗的PI对BT进行表面大分子修饰以改善复合材料介电性能的方法。通过原位聚合法,制备PI@BT复合粒子,利用溶液共混法填充入PVDF。PI在BT纳米颗粒表面均匀成膜,形成“核壳”结构;PI@BT颗粒在PVDF中均匀分散,即PI层可以有效减小BT与PVDF之间的表面性质差异。表征复合材料的界面行为,PI与PVDF之间存在强界面相互作用力,对PVDF的链运动存在着限制作用,也因此使得高填料含量下的复合材料的结晶度大幅度降低。介电性能测试结果发现,PVDF/PI@BT-40的介电常数为60.4,是PVDF/BT-40的2.23倍,而介电损耗仅为0.0044。进一步研究发现,PVDF/PI@BT介电常数的提高来源于BT“核”与PI“壳”之间的强界面极化作用,而极低的介电损耗则来源于PI“壳”对PVDF基体分子链松弛运动的限制,即PI中间层在复合材料中起到提高介电常数并抑制介电损耗的双重作用。（3）利用改变单体投料比的方法,调控PI“壳”层的厚度,探讨复合材料介电性能对PI中间层厚度的依赖性。改变单体投料比,PI仍旧可以在BT颗粒表面均匀成膜,其厚度不影响PI@BT颗粒的分散行为。随着PI“壳”层增厚,PI@BT颗粒与PVDF基体之间的相互作用逐渐增强,对PVDF分子链松弛的限制更强,PVDF的结晶能力逐渐变弱。复合材料的介电行为与PI“壳”层厚度存在显著依赖关系,且存在临界“壳”层厚度,“壳”厚达到2 nm之前,PVDF/PI@BT的介电常数和介电损耗与“壳”厚为正相关关系;“壳”厚超过2 nm,PVDF/PI@BT的介电常数和介电损耗与“壳”厚为负相关关系。