随着高科技产业的快速发展,能源、电子、国防等领域对具有高储能密度的电介质电容器的需求愈发迫切。作为一类最常用的储能器件,也是用量最大的一种无源器件,电介质电容器由于其结构简单、全固态,且工作电压高、功率密度大、工作温度宽、安全性能好、损耗低、寿命长、价格低等优点被广泛使用和研究。计算模拟和实验结果均表明,将1维纳米陶瓷填料沿着外电场方向排布有可能增加电介质材料的极化强度,从而提升其介电常数和储能密度。本文针对陶瓷纳米棒阵列及其复合电介质材料展开了一系列研究。首先采用水热法制备出了三种陶瓷纳米棒阵列,并选择其中以掺杂氟的SnO₂透明导电玻璃（简称FTO）为基片的TiO₂纳米棒阵列开展后续研究工作,制备了一种TiO₂纳米棒阵列/聚合物复合电介质薄膜,并研究了其介电性能和储能性质;尝试了TiO₂纳米纤维/纳米棒阵列/聚合物复合电介质薄膜的制备,并研究了其介电性能。研究结果表明,TiO₂纳米棒阵列的引入可明显提升复合材料的介电、储能性能。制备的TiO₂纳米棒阵列/P（VDF-HFP）复合电介质薄膜最高可在509 kV mm^-1的相对较高的击穿场强下实现17.5 J cm^-3的超高储能密度,且在约500 kV mm^-1的高场强下依然能达到非常高的充放电效率（86%）。对该材料进行了相场模拟,模拟结果不仅证实了在外电场作用下,阵列内部的极化强度较高,还揭示了阵列顶端和聚合物基体之间的接触界面对提高复合物的储能密度具有巨大贡献。TiO₂纳米纤维（TNF）/P（VDF-HFP）复合薄膜,在1 kHz时,添加1%、3%、5%TNF对基体介电常数的提高量分别为7.4%、14.8%、25.2%;而对于TiO₂纳米纤维/TiO₂纳米棒阵列/P（VDF-HFP）复合薄膜（TNF占复合薄膜的体积比约1.2%,阵列高度占复合薄膜的比例约40%）,在1 kHz下的介电常数为26.4,和聚合物基体相比提高了95.6%。本研究工作证明,陶瓷纳米棒阵列可作为一种特殊填料与聚合物进行复合,而以TiO₂纳米棒阵列为基础便可合成性能优异的电介质材料。这为未来以陶瓷纳米棒阵列为基础进行更复杂的复合结构设计奠定了基础,为电介质材料研究的发展提供了新的思路。