聚酰亚胺是高性能的高分子材料，具有耐高低温、耐辐射、耐溶剂性、阻燃性以及优良的电气性能和机械性能等特点，广泛应用于航空、航天、微电子、机械、医疗等领域。但聚酰亚胺存在着溶解性差、加工困难、介电常数偏高、吸湿率偏高、耐局部放电性能满足不了变频调制的要求等缺点。目前，提高聚酰亚胺综合性能的方法主要是改性，将无机纳米粒子掺入聚酰亚胺中成为研究者普遍关注的问题。本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究聚酰亚胺几何结构、电子结构和光学属性，并进行了系统的理论分析，并从电子结构的角度分析光学性质的微观机理，理论上探索了聚酰亚胺材料在光电领域特征。利用分子动力学方法计算聚酰亚胺与纳米ZnO表面的相互作用能，研究不同粒径的纳米ZnO对表面相互作用能的影响以及聚酰亚胺分子与纳米ZnO分子间的键合形式，为PI/无机杂化膜的研究提供理论指导。通过计算聚酰亚胺的几何结构、电子结构和光学性质可知：聚酰亚胺单体和聚合物上相同结构的键长和键角基本相同，可以利用聚合物单体的结构特性表征聚合物的结构。PI中N原子和O原子得电子能力较强而带负电，C原子失去电子带正电；PI分子的轨道贡献主要来源于O原子的p轨道和C原子的p轨道。由PI的能带结构计算得到的能隙约为1.9eV，通过双光束紫外可见分光光度计测量PI薄膜的光隙为2.74eV。由PI前线分子轨道分布可知：PI的最高占有轨道电子云主要是苯环的贡献，最低空轨道的主要在酰亚胺环上。PI与纳米ZnO表面的相互作用能的计算表明：随着纳米ZnO半径的增加，PI与ZnO表面的相互作用能增加；纳米ZnO与PI分子间的键合形式主要是以分子键形式存在。