电介质材料广泛应用于电子行业,其不断追求的目标是拥有高介电常数和能量存储密度(U_e)。本论文的目的是以钛酸钡聚合物复合材料为研究对象,采用两种不同的方法提高这类复合材料的介电常数和储能密度。具体研究内容如下:1.采用冷冻干燥法将钛酸钡(BT)附着在纤维素结构上高温烧结后退火处理,构建三维结构的无机填料。将高介电常数、高击穿强度的聚偏二氟乙烯(PVDF)按照合适比例加入环氧树脂(epoxy)中形成共混聚合物基底,随后真空固化得到三维钛酸钡聚合物基复合材料(3D BT/PVDF-epoxy)。实验系统研究了该复合材料中填料的体积分数对于复合材料结构以及介电储能性能的影响。在3D BT填料含量为31 vol%时,复合材料的介电常数达到292,介电损耗低于0.1,突破了复合材料填料介电模型理论值上限。该复合材料也具有较大的储能密度,能够满足聚合物基复合材料产业化需求。2.采用溶液法制备了聚偏二氟乙烯基氧化石墨烯量子点修饰钛酸钡复合薄膜(BT@GOND/PVDF)。氧化石墨烯量子点(Graphene Oxide Nanodots,简称GOND)能够通过其量子效应改善纳米填料的电学性质。根据BT@GOND和PVDF的不同质量比例制备了不同的纳米复合材料,与聚偏二氟乙烯基钛酸钡复合薄膜(BT/PVDF)对比,BT@GOND/PVDF的介电常数得到提升,电导率和介电损耗依然保持在较低的水平。含有3 wt%BT的BT@GOND/PVDF纳米复合材料的最大能量密度为8.4 J/cm~3,约为纯PVDF的1.83倍,与相同填料含量的BT/PVDF纳米复合材料相比,提高了约43%。实验证明,与传统的BT/PVDF纳米复合材料不同,BT@GOND/PVDF纳米复合材料在阻止微粒团聚、减少相分离、提升介电常数和防止击穿强度下降等方面具有明显提升。