聚酰亚胺（PI）因其优异的性能在新型高温储能电介质材料领域得到广泛关注。与无机/PI复合电介质材料相比，全有机PI复合电介质材料可以在获得高介电常数和高储能密度的同时保持优异的力学性能。本文首先讨论了影响聚合物电介质材料储能特性的关键参数，包括介电常数、介质损耗、击穿场强、储能密度、充放电效率和耐热性，然后分别从物理共混和化学共混两个角度分类介绍了影响全有机PI复合电介质材料储能特性的关键因素及发展动态，最后，对如何有效提升全有机PI复合电介质材料的高温储能特性问题进行了总结，并对其未来发展方向进行了展望。

便携式电子设备的发展对于高导热和电绝缘的热管理材料需求越来越大，氟化石墨烯（FG）作为一种新兴的具有高热导率及电绝缘性的导热填料受到了科学界的广泛关注。本文总结了FG的制备方法、结构与性能关系等，特别对FG的导热机理进行了分析，同时系统阐述了FG作为功能填料复合改性聚酰亚胺（PI）的最新研究进展，并对存在的问题和挑战进行了总结和展望。

电子与微电子领域的发展极大地推动了导热聚合物薄膜材料的研究，然而适用于薄膜材料的导热性能分析技术及测试方法仍缺少系统研究。闪光法是最具代表性的瞬态法导热分析技术，本文系统介绍了闪光法的基本原理、测试条件以及适用范围等，并以导热聚酰亚胺薄膜材料为代表，详细分析了聚合物薄膜材料的厚度、表面质量、前处理条件、仪器参数设置以及数据分析处理等因素对测试结果的影响，并探讨了闪光法测试聚合物薄膜材料不同方向导热性能的应用。结果表明：样品的厚度准确性、表面质量、透明性均会影响测试结果，采取溅射镀金和喷涂石墨的预处理方法可有效提高测试准确性。同时，测试仪器的参数设置和数据处理方法会影响温度-时间曲线形状及拟合结果，需要根据聚合物薄膜样品的特性来选择适宜的测试条件。

聚酰亚胺因其优异特性被广泛应用于高新技术领域，近些年以可折叠屏手机为代表的新型显示技术更是极大推动了透明聚酰亚胺的发展。为了解国外公司的聚酰亚胺技术状况及未来发展方向，本文以韩国KOLON、SKC及其相关衍生公司为研究对象，深入分析了其于2017—2022年在中国的聚酰亚胺薄膜专利情况，包括申请数量、公开情况、领域分布等，重点讨论了透明聚酰亚胺专利的技术路线和布局特点，详细介绍了代表性透明聚酰亚胺薄膜的结构配方、制备方法、关键性能等，并对其当前面临的挑战与未来技术突破方向进行了总结。

改善介电电容器性能是满足电路元器件微型化和集成化需求的有效方法之一，如何提高介电复合材料的介电性能引起了研究者们的广泛关注。本文以聚偏氟乙烯（PVDF）为基体，金属有机框架物（MOFs）ZIF-67为填料，通过流延涂膜制备了一系列ZIF-67/PVDF复合薄膜材料，探究MOFs对PVDF基复合材料的微观结构及宏观性能影响。结果表明：ZIF-67可以诱导PVDF生成更多β相，促进基体极化，提高复合材料的力学性能和介电性能。当填料质量分数为5%时，ZIF-67/PVDF复合薄膜40℃下的杨氏模量为1 200 MPa,击穿场强为139.74 kV/mm，两者相较于纯PVDF薄膜均有增长；100 Hz下的介电常数为10.39，比纯PVDF薄膜提高了35.29%，并且能保持较低的介质损耗。

针对高频通讯领域对聚酰亚胺（PI）薄膜材料的应用需求，以半脂环二胺5(6)-氨基-1-(4-氨基苯基)-1,3,3-三甲基茚满（DAPI）与不同的芳香二酐反应，合成了含半脂环结构的PI并制备了对应薄膜，探究了其结构与性能的相关性。结果表明：含半脂环结构的PI具有良好的可溶解加工性，能溶于NMP、DMF、CHC1₃等常规有机溶剂。制备的薄膜具有良好的力学性能和耐热性，拉伸强度为64.8～82.6 MPa，玻璃化转变温度最高可超过487℃。薄膜的介电常数（D_k）为2.63～4.62（1 kHz～1 MHz）、2.46~2.75（10 GHz），介质损耗因数（D_f）为0.003 1～0.020 5（1 kHz～1 MHz）、0.006 6～0.017 4（10 GHz）。其中，薄膜B-PI（BPADA-DAPI）在10 GHz下的介电常数为2.75，介质损耗因数为0.006 6，表明在PI分子主链上同时引入半脂环和双酚A结构能制备兼具高频低介电常数、低介质损耗的PI薄膜。

为解决填料在高黏度聚酰胺酸（PAA）中易团聚、分散性差的问题，本研究以3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐（BPDA）和对苯二胺（PDA）为原料，采用酸酐水解法在较高固含量下合成了低黏度的聚酰胺酸溶液。在此基础上，通过填料的液相法超声分散预处理和高效球磨混合工艺，制备了氮化硼质量分数为0～40%的氮化硼/聚酰亚胺（BN/PI）复合薄膜，系统考察了填料的分散性以及复合薄膜的力学、耐热、导热等性能。结果表明：聚酰胺酸的低黏化及填料混合分散工艺赋予了填料良好的分散性，并对BN/PI复合薄膜的性能产生重要影响。当填料质量分数为40%时，复合薄膜的力学强度约为140 MPa，玻璃化转变温度为385.2℃，导热系数高达0.741 W/(m·K)，相比无填料添加的纯PI膜提高了338%。

采用1S,2R,4S,5R-氢化均苯四甲酸二酐（H-PMDA）与含氟芳香族二胺2,2′-双（三氟甲基）联苯二胺（TFMB）通过一步高温溶液缩聚法制备了TFCPI半脂环族聚酰亚胺树脂及相应的无色透明聚酰亚胺薄膜TFCPI-0。采用TFCPI树脂基体，通过机械共混法与胶体纳米二氧化硅（SiO₂）/N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）分散液进行复合，制备了一系列不同SiO₂含量的无色透明聚酰亚胺复合薄膜。结果表明：当纳米SiO₂在复合薄膜中的质量分数为25%时，制备的TFCPI-25复合薄膜在450 nm波长处的透光率（T₄₅₀）与黄度指数（b^*）分别为87.8%与1.56，较TFCPI-0薄膜仅略有下降（T₄₅₀=88.5%，b^*=0.91）。TFCPI-25复合薄膜在氮气中的5%失重温度（T_5%）和玻璃化转变温度（T_g）与TFCPI-0薄膜处于同一水平。但TFCPI-25复合薄膜在50℃时的储能模量（E′）以及50～250℃范围内的线性热膨胀系数（CTE）分别为4.86 GPa与30.9×10^-6 K^-1，显著优于TFCPI-0薄膜（E′=3.02 GPa，CTE=39.6×10^-6 K^-1）。

以端基为氨基、羧基和羟基的表面改性氮化硼（BN）和未经表面修饰的BN纳米片为填料，通过原位聚合法制备了改性BN/聚酰亚胺（PI）复合材料，研究了氨基改性BN（BN-NH₂）、羧基改性BN（BN-COOH）、羟基改性BN（BN-OH）和BN对不同温度下复合材料导热特性的影响。结果表明：复合材料的热扩散系数随着BN-NH₂质量分数的增加而增大，随BN-COOH和BN-OH质量分数的增加先增大后减小，且均在质量分数为2%时达到最大值。在200℃时，BN-NH₂/PI的热扩散系数在填料质量分数为5%时达到最大值，BN-COOH/PI和BN-OH/PI则都在填料质量分数为2%时热扩散系数达到最大值，其中BN-COOH/PI获得最高的热扩散系数。因此，氨基表面改性BN有利于BN/PI复合材料在高填充量下获得更高的热扩散系数，而要获得最高的热扩散系数，羧基改性BN则是最佳选择。

随着电子设备的小型化、轻量化，高导热石墨膜受到广泛关注。本文使用对苯二胺（p-PDA）与4,4′-二氨基二苯醚（ODA）、均苯四甲酸二酐（PMDA）共聚，并通过机械共混法添加多种二维碳纳米材料，包括氧化石墨烯（GO）、还原氧化石墨烯（rGO）和石墨烯（GP），制备了一系列纳米复合薄膜。薄膜经过2 850℃高温烧结得到相应的石墨膜，对石墨膜的微观形貌和晶型进行分析。结果表明：含二维碳纳米材料的石墨膜表面平整，具有更好的柔韧性、更高的石墨化程度以及更大的晶体粒度，片层间距也更加接近理想石墨。添加GO质量分数为2%的石墨膜水平导热系数为1 207 W/(m·K)，垂直导热系数为8.38 W/(m·K)。因此，GO纳米片能够高温诱导聚酰亚胺薄膜的石墨化，烧结形成的石墨膜具有优异的导热性能。

通过对比国产耐电晕聚酰亚胺薄膜及其电磁线与同类进口产品的性能，探讨了国产耐电晕薄膜电磁线在应用过程中的可靠性。结果表明：国产耐电晕薄膜及其电磁线的常规性能与同类进口产品性能相当，国产耐电晕薄膜电磁线的耐电晕性能及局部放电起始电压优于同类进口产品，电磁线在线圈成型过程中具备优异的工艺性，满足变频牵引电机的应用要求。

本文研究了10种含羰基/砜基聚酰亚胺的分子链聚集特性和介电常数，同时，基于密度泛函理论（DFT）及分子动力学理论（MD），计算了理论密度、自由体积分数、极化率密度以及偶极矩密度等微观参数。结果表明：部分结晶的聚酰亚胺体系具有相对较高的理论密度和较低的自由体积分数，理论计算结果与实测结果相吻合。相比较于极化率密度，使用与取向极化高度相关的偶极矩密度在kHz频率范围内的测试中可以更加准确地预测聚酰亚胺介电常数与分子结构的关系。

在纳米TiO₂改性聚酰亚胺（PI）薄膜寿命评估中，针对失效数据少、寿命分布无法唯一确定、成本高和试验时间长等问题，提出一种基于灰色神经网络的小样本绝缘寿命评估方法。采用原位聚合法制备纳米TiO₂改性PI薄膜，进行加速电老化试验并获取失效数据；构建并训练灰色神经网络，得到与原始数据特征、变化规律相似的扩充数据。采用最小二乘法进行参数估计，分析对比不同失效数据样本量、分布模型和经验累计失效函数的寿命评估结果。通过实际算例，分析扩充前后的最优寿命评估不同方案。结果表明：Weibull分布和数学期望公式的组合更适合原始样本容量的寿命评估。利用扩充后的绝缘失效数据进行寿命评估效果更好，选用反幂函数模型、对数正态分布和中值公式的组合，对扩充样本进行寿命评估最合适。

为进一步明确半导电屏蔽料中基体树脂的关键性能，选用国内外3种不同型号的半导电屏蔽料，分别对其微观结构进行表征，并对其电气、力学以及流变性能进行测试。结果表明：各屏蔽料的体积电阻率均较低，且电阻率温度稳定性均良好。进口屏蔽料基体树脂中的丙烯酸酯含量更高，具有更大的极性，材料的力学韧性更优。同时，进口屏蔽料的假塑性更强，在一定剪切速率范围内可以通过适当提高剪切速率以降低材料的黏度，提高流动性从而降低能耗，提高生产效率。基于实验分析结果，提出将材料的极性大小或酯含量，作为反映半导电屏蔽料中基体树脂的关键性参数。

双向拉伸聚丙烯（BOPP）薄膜是应用于电力电容器的主流电介质材料，目前国产BOPP薄膜在长时热稳定性方面与进口产品相比仍存在差距。为了系统研究国产和进口BOPP薄膜长时热稳定性差异，以及BOPP薄膜的热老化机制，本文选择了市场主流的国产及进口电容器用BOPP薄膜作为研究对象，分别在80℃和120℃下进行了1 000 h真空热老化试验。通过红外光谱（FTIR）、光学显微镜观察、X射线衍射（XRD）、动态热机械分析（DMA）、介电谱和直流击穿等试验对比分析了两种BOPP薄膜在热老化前后分子结构、聚集态结构及电学性能的变化规律。结果表明：相比进口BOPP薄膜，国产薄膜结晶度较低，分子链间作用力较弱，击穿场强比进口薄膜低5.7%。在长时热老化作用下，国产和进口BOPP薄膜均发生重结晶过程，包括晶区片晶尺寸增大、结晶度升高，以及非晶区分子链排布疏松化，自由体积增大，同时薄膜结构的变化导致其老化后介质损耗上升和低概率区击穿场强下降，但相比国产薄膜，进口薄膜中更强的分子链间作用力抑制了重结晶过程，减缓了电弱点的生成和发展，使其具有更好的长时热稳定性。

制备了填料质量分数分别为0、20%、40%的环氧微米氧化铝复合材料，通过常温及高温的介电试验，对高温介电谱进行拟合计算，分析微米氧化铝填料对环氧树脂高温介电松弛行为的影响。结果表明：与常温相比，微米氧化铝对环氧树脂高温介电松弛影响尤为显著。微米氧化铝填料增加了环氧树脂高温下的光频介电常数，而基本不影响松弛过程α的松弛强度。随着填料质量分数的提升，松弛过程α的松弛时间减小。此外，微米氧化铝填料的少量加入使得高温下松弛过程δ的松弛强度大幅度提升。但随着填料质量分数的提升，松驰过程δ的松弛强度反而下降，松弛时间不断提升。

为了研究硅烷偶联剂改性对SiO₂/PI复合材料热力学与介电性能的影响及其内在机理，采用分子动力学模拟的方法建立纯聚酰亚胺、SiO₂/PI以及SiO₂表面硅烷偶联剂接枝密度为6%和12%的SiO₂/PI复合模型，计算4组模型的溶解度参数、相互作用能、玻璃化转变温度、杨氏模量、剪切模量、均方位移、自由体积分数、相对介电常数和电气强度。结果表明：硅烷偶联剂改性显著提升了复合材料的热力学与介电性能，接枝密度对改性效果有明显影响，其中硅烷偶联剂接枝密度为6%的SiO₂/PI复合体系热力学性能最好，同时保持较低的相对介电常数和较高的电气强度。此外，接枝硅烷偶联剂的两个体系具有较小的自由体积分数和均方位移，以及较大的溶解度参数和相互作用能，表明限制分子链的运动以及提升SiO₂与PI基体间相容性是改善复合材料热力学与介电性能的关键。