聚酰亚胺（PI）作为一种功能材料,其在高温高电场下具有良好的介电性能、力学性能和化学稳定性,而被广泛应用于军事、航空航天、汽车电子、微电子等领域。随着科技发展,纯聚酰亚胺的热稳定性和介电性能已不能满足市场需求。所以,学者们普遍寄希望于使用纳米填料改善聚酰亚胺薄膜的性能。在众多材料中,陶瓷材料因其高热稳定、低介电常数而受到广泛关注。因此,无机陶瓷颗粒掺杂进聚酰亚胺中成为了当前的研究热点。本文采用原位聚合法制备了不同掺杂浓度的聚酰亚胺/氮化硅（PI/Si₃N₄）复合薄膜。系统研究了填料浓度与介电常数、介电损耗和击穿场强之间的关系。结果表明,3 wt.%掺杂的复合薄膜展现了优异的介电特性,其介电常数为3.62,介电损耗为0.038,介电强度为237.42 MV/m。Si₃N₄掺杂量的增加,会在PI内部形成界面层,导致在电场作用下产生大量的空间电荷极化。采用PEA装置观测了薄膜的空间电荷特性。结果表明,聚合物内部存在陷阱能级,能被作为载流子复合中心和传输通道,有效改善了少量填料掺杂时薄膜的绝缘性能。利用Materials studio软件构建了Si₃N₄、PI和PI/Si₃N₄的模型,并且利用Castep、DMol3、Forcite等模块对模型的电子结构、光学结构进行计算。研究Si₃N₄各原子的成键情况,发现成键主要是由Si和N的p轨道构成。其能隙约为3 e V,低频下的介电常数约为4。发现PI的最高电子占据轨道都在苯环上,最低电子占据轨道都在亚胺环上。成键主要是由C和O的p轨道构成。其能隙约为2 e V,计算介电函数谱,得到其低频介电常数略低于3,与实际情况相同。运用分子动力学理论计算了PI与Si₃N₄颗粒的表面相互作用能,研究了PI与Si₃N₄的表面相互作用能随Si₃N₄半径的变化规律。