本综述主要从当前硅（Si）基和下一代碳化硅（SiC）等宽禁带半导体电力电子器件封装应用的角度，论述在芯片封装过程中所用到的绝缘介质材料，并探讨其未来向高导热及耐高温方向发展的研究趋势。

聚合物基全有机复合电介质材料相比于其他的电介质材料具有电气强度高、介质损耗低、质量轻、机械加工性能优良等优点，更适合于实际应用。本文综述了以纯聚偏氟乙烯（PVDF）、PVDF共聚物、其他聚合物作为基体的聚合物基全有机复合电介质材料的研究进展，并对聚合物基全有机复合电介质材料在电容储能及实际应用中仍面临的一些问题作了探讨，对其未来发展进行了展望。

绝缘纸是一种采用造纸工艺生产并广泛应用于变压器、电容器、电机、电线电缆等电气装备中的重要绝缘材料，按其组成可分为纤维素纸和非纤维素纸两大类。随着我国电力工业的持续发展，电机等用电设备逐步向高效小型化方向发展，故对绝缘纸的各项性能尤其是耐高温性能提出了更高的要求，纤维素纸虽然历史悠久，但耐热性不高，已无法满足耐热等级F级以上电气绝缘系统的使用要求，因此耐热性更高的非纤维素纸异军突起。本文简要介绍了我国各类耐高温非纤维素绝缘纸的研发历程、性能特点、主要用途、生产现状及发展动向。

以斜方硅钙石为成瓷填料，低熔点玻璃粉为助熔剂，纳米二氧化硅（SiO₂）为补强剂，制备了陶瓷化硅橡胶复合材料，研究了斜方硅钙石的含量和粒径对复合材料拉伸性能的影响。将复合材料在1 000℃烧结得到陶瓷试样，并观察陶瓷试样断面的显微结构，通过XRD分析了烧结后陶瓷试样的晶相变化，测量了陶瓷试样的线性收缩率和弯曲强度。结果表明：同一粒径的斜方硅钙石含量的增加会降低复合材料的拉伸强度同时提高断裂伸长率，同一含量下小粒径的斜方硅钙石有利于提高复合材料的拉伸强度。斜方硅钙石的含量过多或过少都会降低烧结后陶瓷试样的弯曲强度和致密度，而减小斜方硅钙石的粒径有利于提高陶瓷试样的弯曲强度，但同时也会增大线性收缩率。通过调整斜方硅钙石的含量和粒径，陶瓷试样的弯曲强度最高可达58.57 MPa。

为了探究硅橡胶与氟硅橡胶两种材料在持续低温环境下邵氏A硬度与表面粗糙度的变化规律，分别将以硅橡胶与氟硅橡胶为原料制成的试片放入低温试验箱中，在-50℃下低温老化0、48、96、144 h。研究试片的硬度、表面粗糙度以及表面形貌随低温老化时间的变化规律，并分析其原理。结果表明：在-50℃的恒定低温环境中，随着低温老化时间从0 h延长至144 h，硅橡胶与氟硅橡胶的邵氏A硬度均呈先缓慢增大，再急剧增大，最后缓慢减小的变化趋势；硅橡胶与氟硅橡胶的表面粗糙度均呈先减小，再急剧增大，最后较缓慢增大的变化趋势。在整个老化过程中，氟硅橡胶的邵氏A硬度及表面粗糙度数值均比硅橡胶小，表明在低温环境下，氟硅橡胶比硅橡胶的性能更加稳定。

以多功能团环氧树脂MF4101为基体树脂，甲基四氢苯酐为固化剂，高强度中空玻珠为填料和隔热相，采用无溶剂BMC热压技术，成功制备了一系列高性能轻质隔热EPG复合材料，并对其结构、力学性能和热性能进行了研究。结果表明：中空玻珠平均粒径为25.6 μm，且在材料中保持完整；当中空玻珠添加量为80、120、140份时，EPG复合材料的密度分别为0.82、0.72、0.71 g/cm³，压缩强度分别为105.7、68.1、67.4 MPa，且表现出低的导热系数，分别为0.102 9、0.085 4、0.082 6 W/(m·K)。另外，EGP复合材料具有高的玻璃化转变温度及高的外延分解温度（>300℃），说明该材料可以在高温、高压环境中长期使用。

为了提高室温硫化硅橡胶（RTV）抗紫外性能，本文通过钛酸酯偶联剂（PN）对纳米氧化锌（ZnO）进行改性，将其作为填料掺入RTV制备得到不同质量分数的纳米ZnO-RTV复合材料，对纯RTV和纳米ZnO-RTV复合材料进行紫外光加速老化实验，并对比分析纳米ZnO对RTV抗紫外性能的影响。结果表明：纳米ZnO能有效改善RTV的紫外光屏蔽性能，质量分数为1.0%的纳米ZnO-RTV复合材料紫外光屏蔽率的提升幅度高达72.63%；添加纳米ZnO后，RTV的电气强度略微提高；2 500 h紫外老化后，纯RTV表面静态接触角的下降幅度、表面微观形貌所反映的老化程度都远大于纳米ZnO-RTV复合材料，这与老化前后RTV分子链Si-(CH₃)₂、Si-CH₃和C=O的变化情况相印证。同时，2 500 h紫外老化后，纳米ZnO-RTV复合材料的热稳定性明显优于纯RTV。

以SiO₂-Al₂O₃-B₂O₃三元系玻璃为基体，莫来石为填料，制备了用于碳-陶瓷线性电阻边缘保护的高阻绝缘层。研究了高阻绝缘层和电阻瓷体的膨胀系数适配性问题，并采用1.2/50 μs的冲击电压测试了电阻的耐电压冲击性能。结果表明：玻璃含量影响高阻绝缘层的膨胀系数、气孔率以及电气强度。当高阻绝缘层中的玻璃含量大于80%时，电阻的电气强度呈现明显的下降趋势；随高阻绝缘层的涂覆厚度增加，碳-陶瓷线性电阻的电气强度明显提高，当高阻绝缘层涂覆厚度控制在0.35 mm左右时，电气强度达到最大值；使用SF₆气体代替空气能明显提高电阻的闪络电压，在0.2 MPa的SF₆气体环境中，有高阻绝缘层保护的电阻耐受的闪络电压达到了22.5 kV，比缺乏保护的电阻提高了80%。

为加快绝缘子表面电荷消散，提升绝缘子沿面闪络电压，本研究提出了等离子体氟化改性技术，选用与绝缘子配方一致的环氧树脂试样，改变材料表面的处理时间，测试处理前、后试样的表面物理、化学及介电特性。结果表明：等离子体处理作为一种兼具表面物理改性及化学改性的方法，可以在试样表面引入亲水性基团，改变试样表面的浸润性，试样表面粗糙度随处理时间的增加呈先提高后降低的趋势，同时等离子处理可以在材料表面引入F元素，浅化表面陷阱，提升材料的表面电导率，减少表面电荷积聚；在选定参数下，处理9 min后，沿面闪络电压提升至最大值，威布尔分布计算表明提升了约37.17%；过长时间的等离子体表面处理会破坏材料结构，深化表面陷阱，降低表面电导率，降低沿面闪络电压。

高温超导电缆所用的聚丙烯层压纸（PPLP）为绕包式结构，由于整流器件的存在使其承受交直流复合电压，在对接间隙处易发生局部放电。在长期工作电压下，其绝缘性能会发生变化，同时会对局部放电产生影响。本文在液氮环境下对PPLP进行直流电老化实验，采用内部放电模型来模拟对接间隙，并结合仿真计算分析内部放电模型的电场分布，对电老化机理和局部放电结果进行讨论分析。结果表明：电老化后PPLP的电导率和相对介电常数随老化时间的增加整体呈增大趋势，其直流电气强度随电老化时间的增加逐渐下降，但仍保持良好的绝缘性能。局部放电的剧烈程度随PPLP电老化时间的增加有所增大，局部放电发生的相位主要集中在复合电压的上升阶段，且复合电压中的交直流比例是影响局部放电的主要因素。

变压器油纸绝缘沿面放电起始与发展的物理过程较为复杂，放电机理尚未明确。本文通过对油间隙放电针-板电极模型和油纸绝缘沿面放电针-板电极模型进行试验测量和数值模拟，获取并分析油间隙放电和油纸绝缘沿面放电在不同纸板厚度、不同沿面距离下的放电特性和放电机理。结果表明：直流电压下，油纸绝缘沿面闪络电压低于油间隙击穿电压的原因在于绝缘纸板的存在不仅改变了电场的分布，使针尖处平行电场分量增大，流注放电的起始电压降低，还阻碍了空间电荷的扩散，加剧电场畸变程度，提升流注的发展速度。另外，由于绝缘纸板的存在，油纸绝缘沿面放电流注的起始过程也不同于油间隙放电流注的起始过程，存在着流注通道向绝缘纸板贴合的过程。增大纸板厚度可使针尖处平行电场分量增加，流注放电的起始电压降低，流注的发展速度变缓，沿面闪络电压降低。油纸绝缘沿面闪络电压随沿面距离的增加而增大，其呈现非线性变化是由于流注在向自持放电阶段发展的过程中，受外施电压的作用逐渐减弱，空间电荷畸变电场的作用占主导地位。

本文利用逐步升压法系统测量了交联聚乙烯（XLPE）及其纳米复合材料在不同温度下的耐压特性。提出了一种计算Crine模型关键参数的新方法，并基于逐步升压法的试验结果，计算了XLPE及其纳米复合材料在不同温度下老化的活化能和电荷加速距离。结果表明：随着温度的升高，两种材料的特征击穿时间均降低。在相同温度和时间步长下，XLPE纳米复合材料的特征击穿电压和特征击穿时间均高于XLPE，在高压下XLPE纳米复合材料比XLPE拥有更长的老化寿命。两种材料的老化活化能和电荷加速距离均随温度的升高而增大；在相同温度下XLPE纳米复合材料的老化活化能和电荷加速距离均小于XLPE。利用Crine模型的活化能和电荷加速距离比反幂模型或指数模型的老化寿命指数能更加直观地反映出绝缘材料的耐老化性能。

500 kV直流电缆接头设计的核心内容是增强绝缘的材料性能和几何结构。本文计算和仿真了直流电缆接头内电缆主绝缘与增强绝缘双层介质的电场分布特征，分析了直流电缆接头由界面放电引起的击穿故障的发展机理，测试了直流电缆接头中的交联聚乙烯（XLPE）与硅橡胶（SR）介质界面的击穿特性。结果表明：增强绝缘与电缆接头主绝缘的电导率和界面切向电场强度是增强绝缘设计的关键参数；增强绝缘材料的电导率在温度和电场容许范围内应始终小于XLPE；主绝缘与增强绝缘界面的切向电场强度是影响直流电缆接头运行可靠性的关键控制参数，在最不利的条件下其阈值为2.5 kV/mm。研究结果为解决直流电缆接头尤其是增强绝缘的设计问题提供了新方法。

本文提出了一种电缆绝缘杂质含量微观性能的评价方法，可有效避免纯净度评估过程中人工显微观测主观因素的影响。基于宽频介电阻抗谱法，研究35 kV和110 kV电压等级的XLPE电缆绝缘样品在不同程度冷热循环试验条件下介质损耗因数随测试频率的变化规律，仿真计算冷热循环过程中XLPE基体与杂质缺陷的界面应力特性，分析XLPE电缆绝缘的宽频介质损耗宏观物理量参数与材料纯净度等微观性能的相关性。结果表明：35 kV的XLPE电缆绝缘经过-196～50℃下10次冷热循环处理后，0.1～1.0 Hz低频介质损耗因数增大1倍以上，而110 kV的XLPE绝缘试样介质损耗因数未发生明显变化。仿真分析表明，冷热循环过程中聚乙烯绝缘与微观杂质间产生界面应力，界面区机械应力疲劳导致缺陷扩大，加剧低频介质损耗因数增大。

三元乙丙橡胶（EPDM）电缆在运行过程中经常受到多应力共同作用致使其性能劣化。为了解释三元乙丙橡胶电缆在挤压应力和热应力共同作用下介电性能的变化规律和机理，以采煤机电缆绝缘用三元乙丙橡胶为研究对象，测量挤压应力和热应力共同作用下三元乙丙橡胶的介电频谱，利用经直流电导率修正的单弛豫Cole-Cole模型，结合模型下的复介电常数表达式对介电谱进行拟合，得到介电谱特征参量，分析其中直流电导率和弛豫时间常数的变化规律。结果表明：温度和挤压应力对三元乙丙橡胶的复介电常数有明显的影响。温度较高时，低频下的复介电常数实部增大明显；受直流电导率和极化影响，当挤压应力增大后，随温度升高，低频下的复介电常数实部增大趋势变缓，较高频率下则逐渐减小。因此，挤压应力和温度共同造成直流电导变化是影响三元乙丙橡胶复介电常数变化的关键。

高频覆铜板是5G相关产业发展的核心基础，技术门槛高，市场前景广阔。为厘清高频覆铜板领域的发展态势，对高频覆铜板及其关键核心技术（树脂、纤维布、填料、铜箔等）的专利大数据进行全面挖掘和深入研究。结果表明：高频覆铜板领域仍处于高速发展期，树脂、纤维布、填料、铜箔等技术演进以实现稳定的介电常数、低介质损耗为目标。美国和日本的企业占据主导地位，日立、住友、松下、三菱等日企专利申请量排名前列。我国在高频覆铜板领域起步虽晚，但发展较快，形成了广东和江苏两大研发高地，涌现了生益科技、华正新材等优势企业，但整体上专利技术缺乏核心竞争力，且面临较强专利壁垒。据此，提出了我国高频覆铜板产业高质量发展的对策建议。

为了指导复合材料横担在重冰区的应用，本文开展了玻纤增强复合材料及复合材料绝缘横担的覆冰特性研究。结果表明：空白样品在垂直悬挂方式下的覆冰量和冰闪络电压均优于水平悬挂样品，且覆冰量均少于对应的亲水性的纯铝棒和Q345钢棒；涂覆PRTV涂料的复合材料样品覆冰量比空白样品少，对应的闪络电压大幅提升，且对应样品的冰面粘附力值最小，为纯铝棒冰面粘附力值的19%，而空白样品的冰面粘附力值为纯铝棒的78%。硅橡胶复合绝缘横担的覆冰特性正好和复合材料试样相反，水平悬挂方式下复合绝缘横担覆冰量相比垂直悬挂的同规格复合绝缘子减少了30%，闪络电压提高了51%。