本文先采用化学气相沉积法制备了直线型的纳米碳纤维(CNFs),以不同方式对其进行表面处理,制备出纯CNFs、表面官能团化的CNFs(CNFs-COOH)以及表面Fe3O4磁性修饰后的CNFs(CNFs-Fe3O4)三种类型的碳纤维,利用它们来改性半导电层材料,研究不同表面形貌的CNFs在半导层中的掺杂与取向对复合材料空间电荷特性的影响。1、以纳米铜作为催化剂,利用化学气相沉积法(CVD)制备出直线型纳米碳纤维(CNFs)。然后在一定的温度下采用强酸对其进行处理,使其表面官能团化以获取官能化的纳米碳纤维(CNFs-COOH)。最后用共沉淀法,即将CNFs-COOH、Fe2+和Fe3+按一定的比例分散到水溶液中经过24 h浸泡后在一定温度下用氨水调节溶液pH,从而在CNFs表面修饰上一层磁性纳米Fe3O4粒子。实验结果表明通过化学共沉淀法能够在CNFs表面修饰上纳米Fe3O4。且当CNFs酸处理温度为110℃,CNFs-COOH:Fe3O4=5:1(质量比)时修饰效果最佳。2、通过机械共混法制备CNFs/聚乙烯纳米复合材料。首先把不同表面处理的纳米碳纤维添加入到半导电屏蔽料中置于密炼机中熔融共混,得到改性的LDPE半导电屏蔽料。高温熔融状态下置于磨具中压片,此过程中对CNFs-Fe3O4掺杂改性的半导电料压片时施加磁场取向,其他改性的半导电料只在高剪切力下压片不施加磁场。把制备好的半导电层样片与纯LDPE绝缘层样片贴合在一起形成双层样片。选择对添加CNFs-Fe3O4的样片进行了断面扫描分析,可以看到CNFs沿着磁场取向的方向排列,CNFs在基体中具有良好的分散性和界面结合性。3、在室温下对制备的双层样片进行空间电荷分布测试。实验结果表明CNFs-Fe3O4掺杂并取向改性的LDPE半导电层能够抑制空间电荷向绝缘层中的注入。同时可以发现随着取向CNFs含量的增加空间电荷注入量呈现先减少后增加的趋势。取向改性半导层对空间电荷抑制效果比不取向时要有所提升,CNFs-Fe3O4取向且掺杂浓度为0.75 wt%时对半导层改性效果最佳。