随着绿色、可持续新型能源在我国能源比重越来越大,一批超高压、大容量、远距离直流输电工程在我国陆续兴建,直流输电进入了一个新的发展时期。空间电荷积聚是直流电缆发展的重要问题,抑制材料中电荷的积聚是众多学者一直研究的重点和热点。低密度聚乙烯（LDPE）作为一种广泛使用的交流输电领域的绝缘材料,但其在高压直流电缆（HVDC）输电领域的应用受到了空间电荷积聚的限制。氧化镁、二氧化硅等纳米粒子加入LDPE中可以一定程度的抑制材料内空间电荷的积累、提高电气击穿强度、调控载流子运动,但纳米粒子分布的随机不确定性以及纳米粒子的团聚使材料的电性能降低等问题仍是目前制约聚乙烯直流电缆长期安全运行的瓶颈。氧化铝（Al₂O₃）作为一种常用的导热粒子,被用于提高硅橡胶漏电起痕等特性,在户外绝缘得到了广泛的应用。但是其对内绝缘材料的应用还很少。所以制备一种可以一定程度上控制纳米粒子分散,又可以一定程度提高材料耐受性的Al₂O₃/LDPE复合材料具有很大的实际意义。本文通过熔融法制备了四种不同结构的纳微阵列结构高性能Al₂O₃/LDPE复合材料。通过扫描电子显微镜（SEM）和傅立叶红外光谱（FT-IR）表征了复合材料的微观形貌,证明改性后的Al₂O₃颗粒与LDPE具有非常好的相容性。通过四种材料的结构与电性能表征,得到以下结论：（1）1 wt%Al₂O₃/LDPE纳米复合材料的击穿强度为468 kV/mm,基本与LDPE的击穿强度接近。利用电声脉冲法（PEA）测试了材料内的空间电荷积累曲线,发现1 wt% Al₂O₃/LDPE复合材料内的电荷总量最少,且电荷消散速度最快。1 wt% Al₂O₃/LDPE纳米复合材料内载流子迁移率为9.97×10-12cm2/V·S,比LDPE内载流子迁移率降低了两个数量级。（2）采用“因素-水平”分析法,对二次热压纳米复合材料进行分析,获得了合适的热压参数制备梯度分布和三明治结构的Al₂O₃/LDPE复合材料。其特征分别是：与相同厚度的单层Al₂O₃/LDPE纳米复合材料的击穿强度对比发现,梯度分布纳米复合材料具有更高的击穿强度；通过空间电荷测试,证明了Al₂O₃纳米粒子梯度分布更有效地抑制电荷的注入和减小内部电荷的积累量。以三明治结构Al₂O₃/LDPE纳米复合材料构建双侧Al₂O₃纳米粒子递度分布模型,三明治结构的Al₂O₃/LDPE （1%N/0.1%N/1%N）纳米复合材料在80 kV/mm场强下的电导率为2×10-11/m.（3）通过电场的诱导作用,实现了熔融LDPE中纤维Al₂O₃的定向排列。通过SEM表征,纤维Al₂O₃的排布方向与材料的厚度方向垂直。通过空间电荷测试发现,含量为0.2%阵列结构Al₂O₃/LDPE复合材料材料内的空间电荷积累量较少,且在短路时,电荷消散速度最快。证明这种有序的排列结构有效地阻断的载流子迁移路径,阻断电子通路的形成,同时也能降低表面注入电荷在体内的积聚量。（4）对比具有相同厚度的四种不同结构Al₂O₃/LDPE复合材料的击穿强度,发现阵列结构0.2%Al₂O₃/LDPE复合材料的击穿强度为498 kV/mm,明显高于其他三种材料的击穿强度。在电场为80 kV/mm时,阵列结构0.2%Al₂O₃/LDPE复合材料的电导率为4×10m S/m。