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近年来能源短缺等问题日益严重，世界各国为改善这类问题都致力于研究新型储能器件，介质电容器因其较高的功率密度、较稳定的性能成为电气工程及其他领域研究的热点，但由于复合电介质的极化强度较低导致难以获得较高的储能密度，制备和研究高介电常数、低介电损耗的柔性复合电介质具有非常重要的意义。本论文以聚偏氟乙烯（PVDF-HFP）为基体，以预处理后的两种碳纳米管（SWCNTs和MWCNTs）作为填充相制备了两种复合电介质，通过X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、同步辐射X射线小角散射（SAXS）和扫描电子显微镜（SEM）等测试表征复合电介质的微观结构，探究高温热处理后的碳纳米管在基体内的复合情况及对基体微观结构的影响；通过介电、铁电及力学性能测试研究复合电介质的电气性能及机械性能，主要研究内容如下：
利用酸化处理等工艺对SWCNTs和MWCNTs两种填料进行预处理，通过SEM测试发现两种复合电介质中碳纳米管分散性良好，SAXS测试进一步验证了填料与基体间相容性较好。
利用物理共混等工艺制备了不同体积分数的PVDF-HFP/SWCNTs复合电介质。研究结果表明，随着SWCNTs体积分数的增加，复合电介质的介电常数不断增高，介电损耗与介电常数呈现相同的趋势，通过逾渗理论计算得到SWCNTs的逾渗阈值仅为2.5%；当SWCNTs的体积分数为0.4%时，复合电介质在700kV/cm的电场强度下储能密度和储能效率分别约为0.24J/cm3和74%，与此同时，复合电介质的拉伸强度和断裂伸长率比纯PVDF-HFP分别提高了25%和11%。
选用相对于SWCNTs导电率更低的MWCNTs作为填充相制备了不同体积分数的PVDF-HFP/MWCNTs复合电介质。研究结果表明，随着MWCNTs体积分数的增加，复合电介质的介电常数不断提升，相比于SWCNTs，MWCNTs作为填充相的复合电介质其介电常数下降的同时抑制了介电损耗的增加，从而改善复合电介质的储能性能；在MWCNTs的体积分数为1.0%时，复合电介质的在800kV/cm的电场强度下，储能密度和储能效率分别约为0.31J/cm3和81%；当MWCNTs的体积分数为0.5%时，复合电介质的机械性能达到最佳，拉伸强度比纯PVDF-HFP提高了28%，断裂伸长率提高了95%；PVDF-HFP/MWCNTs复合电介质具有更优异的储能和机械性能。
利用酸化处理等工艺对SWCNTs和MWCNTs两种填料进行预处理，通过SEM测试发现两种复合电介质中碳纳米管分散性良好，SAXS测试进一步验证了填料与基体间相容性较好。
利用物理共混等工艺制备了不同体积分数的PVDF-HFP/SWCNTs复合电介质。研究结果表明，随着SWCNTs体积分数的增加，复合电介质的介电常数不断增高，介电损耗与介电常数呈现相同的趋势，通过逾渗理论计算得到SWCNTs的逾渗阈值仅为2.5%；当SWCNTs的体积分数为0.4%时，复合电介质在700kV/cm的电场强度下储能密度和储能效率分别约为0.24J/cm3和74%，与此同时，复合电介质的拉伸强度和断裂伸长率比纯PVDF-HFP分别提高了25%和11%。
选用相对于SWCNTs导电率更低的MWCNTs作为填充相制备了不同体积分数的PVDF-HFP/MWCNTs复合电介质。研究结果表明，随着MWCNTs体积分数的增加，复合电介质的介电常数不断提升，相比于SWCNTs，MWCNTs作为填充相的复合电介质其介电常数下降的同时抑制了介电损耗的增加，从而改善复合电介质的储能性能；在MWCNTs的体积分数为1.0%时，复合电介质的在800kV/cm的电场强度下，储能密度和储能效率分别约为0.31J/cm3和81%；当MWCNTs的体积分数为0.5%时，复合电介质的机械性能达到最佳，拉伸强度比纯PVDF-HFP提高了28%，断裂伸长率提高了95%；PVDF-HFP/MWCNTs复合电介质具有更优异的储能和机械性能。