聚乙烯纳米复合材料不仅具有良好拉伸强度、高击穿强度、低介电常数以及低电导等性能,还能提高材料结晶度、改善电场分布、抑制电树枝生长,同时还能降低材料内的空间电荷累积,提高直流输电电压等级和容量,有望成为新一代的高压电气绝缘材料。聚合物绝缘材料在实际应用中会受到电、热、机械应力以及化学腐蚀等因素共同作用,导致绝缘材料劣化,引发局部放电、电树枝等绝缘缺陷,威胁供电的可靠性。因此,在多种因素影响下绝缘材料的劣化特性是当前研究的重点,探究聚乙烯纳米电介质在实际应用环境下能否持续保持优良的机械、电气绝缘性能是其在高压电力设备上推广应用的重要前提。本文结合分子模拟仿真与相关理论模型研究了不同掺杂浓度的LDPE/SiO₂纳米复合材料在拉伸和热老化条件下的机械、理化特性、介电特性以及空间电荷特性,主要工作如下:（1）本文利用A-171（乙烯基三甲氧基硅烷）偶联剂处理的SiO₂纳米粒子制备了掺杂浓度为0.5wt%、1wt%、3wt%和5wt%的LDPE/SiO₂纳米复合材料,对复合材料的理化特性、介电特性和空间电荷特性进行了深入的研究,从形貌结构、热稳定性、光谱分析、高压电场下的绝缘特性等多个角度对聚乙烯纳米复合材料的性能进行了探索,找出了最佳的纳米粒子配比浓度。（2）实现了对拉伸状态下的聚乙烯纳米复合材料性能的研究,对拉伸状态下材料的空间电荷分布情况和介电特性进行了检测分析,根据聚乙烯材料在拉伸过程中的结构变化情况,结合试验结果,对拉伸状态下材料内载流子的注入、迁移和累积等情况进行了研究分析,发现了LDPE/SiO₂纳米复合材料具备抗拉伸能力,并且在拉伸状态下,仍保持较强的抑制空间电荷能力。（3）通过对热老化后聚乙烯纳米复合材料的形貌、结构和电气绝缘性能的研究,得到了纯LDPE和聚乙烯纳米复合材料发生热氧老化反应的时间以及产物种类,研究了老化后材料介电特性和空间电荷的分布情况,利用分子模拟的仿真手段,分析了老化产物对材料内陷阱深度的影响,得到了LDPE/SiO₂纳米复合材料具有抗热氧老化的能力这一重要结论。（4）根据实验和仿真结果,结合纳米粒子和聚乙烯本身的物理结构、理化特性和介电特性等方面,对SiO₂纳米粒子在聚乙烯热老化过程中的作用机理进行了分析。根据SiO₂纳米粒子的量子效应、小尺寸效应、高表面能效应以及与LDPE基体之间的界面特性,利用特定的模型理论对老化后LDPE/SiO₂纳米复合材料的抑制空间电荷能力以及其抗热老化能力进行了深入的解释。