聚乙烯纳米电介质不仅具有良好拉伸强度、高击穿强度以及低电导等性能,还能改善电场分布、抑制电树枝生长,其优良的机械、电气性能已经得到广泛认可。聚乙烯纳米电介质有望作为高压直流电缆绝缘材料,降低空间电荷效应,进一步提高直流输电电压等级。电缆在运行过程中会受到电、热、机械等应力作用,导致绝缘材料劣化,影响供电可靠性。因此,绝缘材料的老化特性是衡量电缆可靠性的重要指标。探明聚乙烯纳米电介质在电缆运行环境下能否持续保持优良的机械、电气性能是聚乙烯纳米电介质在直流电缆上推广应用的前提。因此,本文研究了不同掺杂浓度的LDPE/TiO₂纳米复合材料在热老化条件下的理化特性、介电特性以及空间电荷特性,主要工作如下:（1）经过二甲基辛基硅烷（MDOS）偶联剂处理的TiO₂纳米粒子与基体具有良好的相容性,未出现明显的团聚现象;纳米掺杂改变了无定形区大分子链的排列方式,提高了聚乙烯的结晶度和热稳定性,引入的界面区域包含大量陷阱,提高了聚乙烯的击穿场强;热老化破坏了聚乙烯大分子链结构,产生了大量羟基、羧基和羰基等极性基团,导致微区结构变得粗糙松散,增加了低密度区域;微区形貌、基团含量、结晶度和击穿场强等与纳米掺杂浓度关系密切,热老化下低掺杂浓度复合材料的性能更加优异。（2）试样介质损耗曲线基本形状随热老化天数呈现明显的规律变化,由未老化的“单驼峰”型变为老化前期的“Γ”型,再变为老化后期的“W”型;电导损耗、转向极化损耗、深陷阱松弛损耗分别是造成低频、中频、高频介质损耗（ε′′）变化的主要原因;热老化并未影响低频、中频损耗峰对应的活化能,而纳米掺杂降低了低频损耗峰对应的活化能,增加了中频损耗峰对应的活化能;TiO₂晶体介电常数具有负温度系数和较宽的“软化温区”是导致复合材料ε′随温度的升高而减小的主要原因。（3）理化性能和介电参数测试表明LDPE/TiO₂复合材料具有一定抗热老化能力,且掺杂质量分数为0.5%时,复合材料的抗热老化性能更佳。TiO₂纳米粒子不仅可以充当“联接点”作用,降低分子链运动,增加复合材料结晶度,提高微区结构致密度,延缓氧气侵入破坏大分子链;还可以充当“传热点”作用,增加复合材料导热率,快速将材料内部的热量排出体外,减少内部局部过热区域。（4）LDPE/TiO₂复合材料在热老化前后都表现出抑制空间电荷行为,且掺杂掺杂质量分数为1%时,抑制效果最佳;纳米掺杂改变了聚乙烯的介电常数、电子亲和能,加强了界面反电场作用,从而提高了电极电子（空穴）的注入势垒,降低了同极性电荷来源,同时也增加了陷阱能级和密度,降低了载流子迁移率,加强了正负电荷之间的复合作用,弱化了杂质的电离作用,降低了异极性空间电荷来源。