本文旨在提升聚偏氟乙烯（PVDF）复合介质的介电储能特性。采用简单物理共混的方法，将不同质量分数的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）填充到PVDF中，制备新型全有机复合介质薄膜（P-M），对复合介质薄膜的电气强度、储能密度及能量效率等性能指标进行测试。通过结合理论计算与实验表征，分析PVDF与PMMA分子链间静电引力对复合介质薄膜储能性能的作用机理。结果表明：PMMA质量分数为40%的PVDF基复合介质薄膜（P-M40）电气强度为856.2 kV/mm，较纯PVDF提升了59.0%；P-M40复合介质薄膜的最大储能密度（U_e）高达17.2 J/cm³，较纯PVDF提高了40.9%，并且充放电效率（η）达到了72.5%。理论计算揭示，PVDF与PMMA分子链之间存在静电相互作用，可调控PVDF分子链的排列和结晶行为。傅里叶变换红外光谱和X射线衍射分析发现，PMMA的引入促进了低损耗α相的形成，抑制了β相的生成，并减小了PVDF的晶粒尺寸；扫描电子显微镜观察到复合介质薄膜的微观结构更加致密，内部孔隙等物理缺陷明显减少。这些结构变化提高了载流子输运势垒，抑制了漏电流和电导损耗，从而改善了复合介质薄膜的击穿与储能性能。

随着高压电缆电压等级和主绝缘厚度的增加，交联聚乙烯（XLPE）主绝缘承受的热力学工况愈发复杂，高温热延伸性能是评估XLPE热力学特性的关键，然而针对不同XLPE试样热延伸性能差异的机理研究尚不充分。本文旨在全面揭示不同XLPE高压电缆在不同氛围下高温热延伸性能差异的内在机理，分别在空气、氮气和真空氛围下测试3种国内外XLPE的热延伸性能，并分析其交联密度的差异，通过凝胶含量和分子链结构表征XLPE的交联网络结构，结合凝胶含量、羰基含量和氧化诱导期讨论XLPE的热氧老化特性。结果表明：XLPE的高温热延伸性能是由其交联网络结构和耐热氧老化性能综合决定的，交联密度高且耐热氧老化性能好的XLPE表现出更低的高温热延伸率和较低的永久伸长率。在空气氛围下的热延伸试验会引起XLPE发生热氧老化反应，造成XLPE凝胶含量降低、羰基含量增加，即会破坏交联网络结构，使得XLPE的热延伸率和永久伸长率偏高，而真空或氮气氛围下的热延伸试验可以避免热氧老化对交联网络结构的破坏，能够反映XLPE的真实交联程度和热力学性能。本研究可为XLPE热力学性能的评估提供更有效的理论依据与试验方法。

以3,3′,4,4′-联苯四羧酸二酐（BPDA）为二酐单体、含氟二胺2,2-双(3-氨基-4-羟基苯)六氟丙烷（6FAP）和3,3′-二羟基联苯胺（HAB）为二胺单体，通过调控6FAP与HAB的摩尔比合成一系列聚酰胺酸（PAA）前驱体，再通过异酰亚胺化和酯化反应合成了聚酰胺酸酯（PAE），并经过环化反应制备了一系列含联苯单元的聚酰亚胺（PI）薄膜，对PI薄膜的热力学性能进行研究。结果表明：当HAB摩尔分数为10%时，PI薄膜的CTE由46.2×10^-6 K^-1降至38.1×10^-6 K^-1，T_g由336.3℃提升至354.1℃。以HAB摩尔分数为10%的PAE为树脂基体，与重氮萘醌类化合物（DNQ）等组分配置成正性聚酰亚胺光刻胶，经辐照、显影、固化等工艺后制备的光刻图案对比度达到2.5，该光刻胶的灵敏度为80 mJ/cm²，同时，在硅片上可获得分辨率为4 µm的光刻图案。

聚酰亚胺（PI）薄膜凭借其优异的高温稳定性、良好的力学性能及绝缘性能，已成为当前驱动电机匝间绝缘的关键材料。本文通过改变化学亚胺化过程中的催化剂种类来调控PI的聚集态结构，探讨不同催化剂对PI聚集态结构的影响，并系统研究催化剂种类对PI电-热-力学性能及耐电晕性能的影响规律及机制。结果表明：芳香族催化剂异喹啉可通过π-π相互作用促进分子链有序排列，对PI的介电性能及耐电晕性能提升效果显著，采用异喹啉催化剂制备的PI薄膜具有优异的介电性能，在1 kHz频率下，介电常数可达到3.47，同时介质损耗因数降低至0.001 1，室温电气强度高达561.39 kV/mm。此外，其耐电晕性能得到大幅改善，在20 kHz测试条件下，耐电晕寿命达到了5.80 min，为热亚胺化薄膜的1.68倍。

导电炭黑（CB）是高压电缆屏蔽料的重要组分，其结构特性对屏蔽料综合性能具有决定性影响。针对传统低结构度CB含量高导致屏蔽料力学与加工性能劣化的问题，本研究以乙烯-丙烯酸丁酯共聚物（EBA）为基体，采用高结构度CB为导电填料制备高压电缆屏蔽料，系统评价其电学性能、力学性能和加工性能等综合性能。结果表明：高结构度CB凭借发达的链枝状聚集体在构建导电网络方面具有显著优势，屏蔽料的体积分数渗流阈值仅为8.0%。当高结构度CB质量分数为30%时，屏蔽料在23℃和90℃的体积电阻率分别达到了71 Ω·cm和279 Ω·cm，断裂伸长率和拉伸强度分别为419%和16.8 MPa，均满足高压电缆标准要求。与添加质量分数为35%低结构度CB的屏蔽料相比，其混炼过程中的最大温升与平衡力矩显著降低，耐焦烧性能明显提升。机理分析表明，高结构度CB通过物理交联增强填料网络，提升了屏蔽料的储能模量与复数黏度。同时，高结构度CB在基体中形成的致密填料网络会抑制EBA链段运动，导致结晶度降低。

环氧树脂广泛应用于高压电力设备及电子封装，但其在长期多场应力作用下易产生微裂纹，导致绝缘劣化甚至设备故障。引入自修复微胶囊可有效改善此问题，然而传统微胶囊存在触发条件苛刻、需外部干预及可能损害基体等局限。为此，本研究设计一种以脲醛树脂为壁材、聚氨酯丙烯酸酯低聚体为芯材的非接触光触发微胶囊，通过在壁材中嵌入平均粒径为200 nm的TiO₂和SiO₂纳米颗粒，构建紫外屏蔽层，并将其均匀分散于环氧树脂中制得复合材料，以实现自然光照下的自主修复。结果表明：在210℃下，微胶囊结构完整，热稳定性良好。当微胶囊质量分数为4%时，复合材料的电气强度与介电性能和纯基体材料基本持平，拉伸强度小幅提升。材料受损修复后，其拉伸强度、常温和高温下的电气强度以及体积电阻率的恢复率均超过85%，修复性能良好。本研究为延长环氧树脂绝缘材料寿命提供了新的技术途径。

油浸式变压器在电力系统中属于核心输变电设备，其内部油纸绝缘材料在长期运行下出现受潮、老化等劣化行为，严重威胁变压器的稳定运行。油纸绝缘复合体系的交流电导行为可有效表征绝缘的劣化程度，但传统油纸绝缘交流电导计算模型中未考虑介质内多松弛过程的影响，致使传统交流电导模型的可用性较低。本文在不同温度环境下，对老化/受潮油纸绝缘试样开展频域介电响应测试，采用弛豫及电导双平移的方式，构建符合油纸绝缘体系多松弛过程交流电导率变化特性的理论计算模型。结果表明：油纸绝缘老化后电导活化能及弛豫活化能均降低，而水分对两种活化能的影响相反；不同老化程度油纸绝缘试样在高频下的交流电导率基本重合，且中高频段存在明显转变区域，而受潮试样全频段内交流电导率曲线未出现平缓的过渡；同时采用本文提出的修正计算模型，可提高低频段交流电导率计算的准确性。

针对传统超疏水防冰涂层中有机稀释剂易引发环境污染与安全隐患的问题，本文采用1H,1H,2H,2H-全氟癸基三乙氧基硅烷（FAS-17）对微/纳二氧化硅（SiO₂）颗粒进行表面改性，以室温硫化硅橡胶（RTV）为基体制备一种无稀释剂宏观结构超疏水防冰复合涂层（RTV@Fn-SiO₂(11)#Fm-SiO₂），通过滚花压印技术构建宏观-微纳多尺度粗糙结构，并对其润湿性、防冰性能及环境耐受性进行系统测试。结果表明：所制备涂层的水接触角达到（162.4±1.8）°，滚动角仅为（2.1±0.2）°，表现出优异的疏水性能；在动态与静态结冰测试中，涂层均表现出良好的防冰性能，其中静态结冰时间延长至1 292 s，为裸铝基底的14倍，且覆冰粘附强度显著降低。经酸碱腐蚀、紫外老化、胶带剥离及砂纸磨损等耐受性测试后，涂层仍保持稳定的超疏水性能。该无稀释剂宏观结构超疏水防冰复合涂层兼具优异的防冰性能与环境稳定性，在电力输送系统绝缘设备防护领域具有潜在应用价值。

为了探究湿热老化对环氧树脂性能的影响规律，本文引入活性高、耐热性好的缩水甘油胺型多官能环氧树脂（TGDDM），与双酚A型环氧树脂（DGEBA）按照不同质量比采用共混改性的方法，制备耐湿热环氧树脂。并对不同样品进行100℃水煮老化实验，从微观和宏观层面分析共混环氧树脂体系与传统环氧树脂体系老化前后的性能劣化情况。最后使用MS分子动力学模拟对共混环氧树脂体系耐湿热性能进行机理分析。结果表明：当DGEBA与TGDDM的质量比为2∶1时，D-MLB-2体系的热-力-电综合性能优于传统环氧树脂，其玻璃化转变温度（T_g）为174.2℃，弯曲强度为107.26 MPa，电气强度为44.0 kV/mm。且老化8 d后D-MLB-2体系的T_g、弯曲强度、电气强度和介质损耗因数保留率均优于传统环氧树脂体系。本研究有望为研制耐湿热绝缘材料、探究湿热老化机理提供理论依据。

针对交流接触器触头支架严苛的服役要求，采用线性酚醛树脂共混改性氨基模塑料，系统研究酚醛树脂含量对试样力学性能、耐热性能、耐磨性能及电气绝缘性能的影响，借助红外光谱与扫描电镜分析试样的微观结构，并考察模具温度与配方的交互作用，同时对成品支架的机械寿命进行测试。结果表明：在酚醛树脂质量分数为0%～25%范围内，酚醛与氨基树脂发生缩合反应并形成半互穿网络聚合物；酚醛树脂质量分数为15%时试样的综合性能最优，无缺口冲击强度、弯曲强度、负荷变形温度、工频电气强度较纯氨基树脂分别提高了47.9%、41.1%、69.1%、32.8%；继续增加酚醛树脂含量，试样的力学性能仅小幅回落；酚醛树脂质量分数为25%时试样的耐磨性能最优，产物磨损量较纯氨基试样降低了87.2%。在160～180℃成型温度区间内，质量分数为15%的酚醛与高温固化对模塑料存在协同增效作用。采用质量分数为15%及以上的酚醛制备的改性材料成型触头支架，接触器的机械寿命可达1 200万次，满足长期服役条件。