人类社会面临着严重的能源危机以及传统能源带来的环境问题。研究先进的电能和磁能存储技术来实现能量的节约和可持续使用具有重要的理论研究意义和实用价值。介电储能技术在现代能源领域中具有广泛的应用需求和市场应用前景,已成为诸多储能技术研究中的热点问题之一,介电储能复合材料的研究和制造是介电储能的核心技术之一。复合材料等效电磁参数是复合材料分析和设计中的重要物性参数,因此,对颗粒填充复合材料等效电磁参数开展理论研究对工程应用具有理论指导意义。论文的主要研究工作如下:（1）从球形颗粒填充复合材料的微观结构出发,对颗粒填充复合材料进行物理建模,获得了静态场条件下颗粒填充多元（多相）复合材料的电磁场方程;综合分析了颗粒填充复合材料电磁方程的求解方法、等效电磁参数计算方法,分析讨论了球形颗粒填充复合材料模型的填充相颗粒半径、颗粒间距与填充相体积比率的关系,获得球形颗粒均匀填充的两相复合材料最大体积填充率。（2）对于球形颗粒填充两相复合材料,提出利用分离变量法求解Laplace方程,获得了静电场模型条件下两相复合材料中电场强度的理论解;分别基于平均场法和平均能量法,获得了球形颗粒填充两相复合材料等效介电常数的理论表达式,并将这两种方法的理论计算结果与文献报道的4种颗粒填充复合材料的实验测量数据、部分具有较高计算精度的其它理论公式的计算结果进行了比较,结果表明:本文基于平均能量法所获的颗粒填充复合材料等效介电常数理论公式的计算结果比其它理论公式的计算结果更接近实验测量值,与实验测量值的吻合度最高,平均能量法所获得的等效介电常数理论公式可用于预测复合材料的等效介电常数,指导复合材料的设计与制造。利用获得的等效介电常数理论公式分析了填充相颗粒介电常数、体积比对复合材料等效介电常数和储能性能的影响,结果表明:一方面,当填充相的介电常数增大到某一阈值后,复合材料的电能储能密度趋于相对稳定,几乎不再随着填充相介电常数的变化而变化;另一方面,等效介电常数适中的某些复合材料具有更高的电能储能密度。（3）对于含界面相的球形颗粒填充（三相）复合材料,提出利用分离变量法求解Laplace方程,获得了静电场模型条件下各组分中电场强度的理论解;分别基于平均场法和平均能量法,获得了含界面相的球形颗粒填充（三相）复合材料等效介电常数的理论表达式,并通过与文献报道的实验测量数据的比较验证平均能量法所获的含界面相的颗粒填充（三相）复合材料等效介电常数理论公式的正确性、准确性和有效性。利用所获得的理论公式,分析了金属纳米颗粒的尺寸效应及界面相对复合材料等效介电常数和电能储能性能的影响,计算结果与实验结果相吻合,展示了本文所获得的颗粒填充三相复合材料等效介电常数理论计算公式的优异性。（4）对于球形颗粒填充两相复合磁性材料,提出利用分离变量法求解Laplce方程,获得了静磁场模型条件下两相复合材料中磁场强度的理论解;分别基于平均场法和平均能量法,获得了球形颗粒填充两相复合磁性材料等效磁导率的理论表达式,并将两种方法的理论结果与文献报道的实验测量数据、部分具有较高计算精度的理论公式的计算结果进行了比较,验证了本文所提出和建立的颗粒填充两相复合磁性材料物理模型的正确性和平均能量法所获的等效磁导率理论计算公式的准确性和有效性,分析了填充相颗粒磁导率和体积比对复合材料等效磁导率和磁能储能性能的影响。在体积比一定的条件下,通过提高填充相的磁导率的方式,并不一定能够制作出具有高磁能储能密度的复合材料,等效磁导率适中的复合材料具有较高的磁能储能密度。如果填充相颗粒为超导颗粒,复合材料的磁能储能密度将会比基体相介质的磁能储能密度更低,填充超导颗粒不能提高复合材料的磁能储能密度。（5）对于含界面相的球形颗粒填充（三相）磁性复合材料,利用分离变量法获得了静磁场模型条件下各组分中磁场强度的理论解;分别基于平均场法和平均能量法,获得了含界面相的球形颗粒填充（三相）复合磁性材料等效磁导率的理论表达式。运用所获得的理论公式,讨论了填充相纳米颗粒尺寸效应及界面相对复合材料等效磁导率及磁能储能性能的影响、极端情况下纳米颗粒界面相对复合材料等效磁导率的影响、超导纳米颗粒对复合材料等效磁导率的影响。