高压直流输电系统因其具有众多优点正被广泛应用,更高电压等级的直流电缆具有十分广泛的市场需求。空间电荷问题和稳态电场分布翻转是制约高压直流电缆发展的瓶颈,通过掺杂少量纳米炭黑对交联聚乙烯进行纳米改性是克服技术瓶颈一种可能技术途径,即有效缓解直流电缆绝缘中的电场畸变问题。电缆在运行过程中会产生热量导致绝缘老化,进而引起绝缘材料的介电性能变化。高压直流电缆的稳态电场分布取决于绝缘材料的电导率的空间分布,而暂态电场分布取决于绝缘材料的介电常数和空间电荷的空间分布。为此,研究纳米炭黑/交联聚乙烯复合材料热老化对复合材料电导率和介电参数的影响具有重要学术价值和工程指导意义。首先通过机械共混技术制备了纳米炭黑/交联聚乙烯复合材料,并确定热老化试验条件,老化试验温度为140℃,试验周期间隔为2周,老化时间总长14周,最终得到包括未老化试样在内共8组不同老化程度的试验样品。对于不同老化时间试样,测量了在不同温度和不同场强下的电导率,采用非线性函数拟合技术获得电导率与电场强度和温度的非线性函数。实验结果表明,整个热老化过程分为两个阶段:老化初期,电导率随老化时间增加而减小,电导活化能和电场依赖系数随老化时间增加略有增加,但变化幅度不大;老化后期,电导率随老化时间增加而迅速增加,电导活化能和电场依赖系数随老化时间增加而减小。对于不同老化时间试样,同时测量了试样的宽频介电谱,结果表明整个热老化过程分为两个阶段:老化初期,介电常数和介质损耗因数较小,且随老化时间变化不明显;老化后期,介电常数和介质损耗因数随老化时间增加而迅速增大,介电谱表现出明显的松弛极化行为。为了探究复合材料介电性能发生变化的内部机理,本文通过傅立叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、差示扫描量热(DSC)、等温松弛电流(IRC)试验对不同老化时间复合材料进行了分析,研究了材料微观形态和化学成分随老化时间的变化情况,观测结果良好的印证了介电性能的变化规律。