电介质储能由于具有功率密度高、响应速度快、成本低等特点而被认为是可用于高功率和高能量密度电能储存的一项关键技术,其技术核心在于电介质储能材料的研究和制备。在各种电介质储能材料中,聚合物-陶瓷纳米复合材料由于加工温度低、具有良好的柔性等优点而受到广泛地关注和研究。聚合物-陶瓷复合材料作为储能电介质的性能主要由复合材料的储能密度和储能效率评价,前者与复合材料的介电常数和击穿强度有关,后者与复合材料充放电特性相关。聚合物-陶瓷复合材料的介电常数、击穿强度和充放电特性不仅与复合材料各组分的各自性质有关,还受到陶瓷填料与聚合物基体间的界面性质影响,并与复合材料的制备工艺密切相关。本论文制备了以铁电聚合物聚偏氟乙烯-六氟丙烯(P(VDF-HFP))和非铁电极性聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为基体、以BaTiO3(BT)和Ba0.5Sr0.5TiO3(BST)纳米颗粒为填料的两个复合材料体系,并详细研究分析了两个体系中复合材料介电性能频率和温度稳定性、充放电和储能特性。实验结果表明:(1)聚合物-陶瓷复合电介质材料的介电常数随陶瓷添加量增大而增大,其介电性能的频率和温度特性主要受聚合物基体的介电性能的频率和温度特性制约,与聚合物基体中与不同尺度分子链运动相关的弛豫过程密切相关,并受到陶瓷纳米颗粒添加的影响。(2)聚合物-陶瓷纳米复合电介质材料的储能密度受其介电常数和击穿强度共同制约,由于通常情况下击穿强度随陶瓷添加量增大而减小,因此为了获得最大的储能密度需要权衡考虑陶瓷添加量对介电常数和击穿强度的综合影响。(3)聚合物-陶瓷纳米复合电介质材料的储能效率主要受聚合物基体充放电特性制约,以铁电聚合物(如P(VDF-HFP))为基体的复合材料的储能效率通常都较低;而以具有线性充放电特性的非铁电极性聚合物(如PMMA)为基体的复合材料的储能效率很高(接近100%)。本论文的研究表明聚合物基体的选择对聚合物-陶瓷纳米复合材料的介电和储能性能具有决定性的影响,选择具有线性充放电特性的非铁电极性聚合物作为复合材料的基体,选择电滞回损耗很小的陶瓷纳米颗粒作为复合材料的填料,能够实现同时具备高储能密度和高储能效率的聚合物-陶瓷复合电介质材料,为电介质储能材料研究指出了一个新的方向。