当前新能源,新材料的创新和研发已经成为社会关注的焦点。功能材料在两个领域中均占有重要地位,它具有一种或多种优异的光、磁、电、力、热、生化等特性并能够实现性能间转换,针对它的的基础科学和应用研究愈发活跃。其中高分子功能材料具有质量轻,易于制备,柔韧性好,化学性能稳定等优点。而半结晶的PVDF基聚合物材料具有多种晶相结构,且分子链上的C-F键具有较大的偶极矩,因此该类材料是一种优异的电学性能材料。自1969年Kawai发现其具有出色的压电效应后,基于其压电效应、热释电效应、铁电效应、电致伸缩效应以及储能电容器、电卡制冷等方面的研究和应用成为热点,而挠曲电效应作为一种不对称场下的机电耦合效应响应日益受到研究人员的关注。目前,研究人员在陶瓷材料中发现了较大的挠曲电效应,尽管理论研究高分子材料的挠曲电系数相对较小,但其出色的柔韧性和抗疲劳性等力学性能,展现出其在挠曲电效应研究与应用方面的独特优势。同时,研究人员发现通过制备PVDF基纳米复合材料,可改善与提高基体上述的电学等特性。此外,进一步认识和研究PVDF基聚合物的结晶行为及相变规律,有利于从结构角度对其功能特性进行机制分析,也有助于提高制备过程中的实验可控性。基于上述分析和讨论,本论文将从PVDF基共聚物的结构和相变过程、PVDF基聚合物的挠曲电效应测试与应用,纳米复合材料的制备与界面效应的等方面研究PVDF基聚合物材料的电学性能性能及其相应机制。第一章主要介绍PVDF均聚物、多聚物及PVDF基纳米复合材料及其制备合成工艺,同时介绍了该类材料在压电效应、热释电效应、铁电效应、电致伸缩效应、储能电容器、电卡制冷等方面的应用。第二章则基于PVDF基共聚物的电学性能,并结合材料的热力学与动力学理论,对P(VDF-TrFE)共聚物的晶相结构进行研究。采用流延成膜的方法获得一系列不同结晶温度和不同热处理温度的P(VDF-TrFE)70/30和P(VDF-TrFE)55/45共聚物纯薄膜样品,进而分析了两种热过程对共聚物材料的结构、形貌、相变过程及至材料介电性能等形成的差异影响,其中结晶温度显著改变材料的形貌特征,而热处理温度对室温下共聚物的结构组成由较大影响。第三、四章系统的研究了PVDF基聚合物的挠曲电效应及其应用。第三章研究和测量了PVDF,P(VDF-CTFE)和P(VDF-HFP)等共聚物的挠曲电系数,三种共聚物材料的挠曲电系数μ12’均在10-9C/m数量级左右,并且PVDF的挠曲电系数较高,结合其他测试分析挠曲电效应的影响因素,我们发现结晶度显著影响了PVDF基共聚物的挠曲电系数。第四章则采用PVDF均聚物制备点环式和拱形式的压电-挠曲电聚合物复合材料,测试与计算其表观压电系数及与之对应的挠曲电系数,同时研究其温度依赖性。对照极化的聚合物压电效应并结合其他测试手段,我们分析发现上述表观压电系数源自于共聚物的挠曲电效应而非压电效应,并且发现在共聚物的晶体相发生分子弛豫时其表观压电系数也降低,并对该机制进行了讨论。第五章研究制备了具有优异高场电学性能(如更大的高场极化强度和击穿电场)的P(VDF-TrFE)共聚物/氧化石墨烯纳米复合材料,并与P(VDF-TrFE)共聚物/石墨烯纳米复合材料做对照,从界面效应的角度系统分析两种纳米片状颗粒对复合材料的晶体结构及电学性能造成的影响与差异。