随着世界各国对环境保护和节能减排的重要性的认识不断提高,绿色环保、节能高效的储能设备的需求越来越大。其中,聚合物基电介质薄膜电容器因其功率密度大,柔韧性好,适用于各种环境条件等优点,而受到广泛的关注,但是其较低的能量密度限制了其实际应用。大量的研究报道指出,通过把高介电常数的纳米填料与高击穿场强的聚合物基体复合可以改善薄膜电容器的能量密度。但是单纯的复合往往会导致击穿场强的骤降,限制其储能性能的进一步提高,同时高填充量的填料会导致薄膜电容器柔韧性降低,不利于可穿戴、微型化等方面的应用。近年来,通过对填料微观结构的设计（比如核壳结构）,和对复合薄膜空间结构的设计（比如多层结构）,薄膜电容器的储能性能有了很大的改善。沿着这条思路,本文以聚偏氟乙烯（PVDF）为基体,通过设计填料的微观结构,和构建空间双层结构等手段,克服了介电常数（ε）与击穿场强（Eb）不能同时提高的矛盾,使复合薄膜的介电性能和储能性能得到明显提高。首先,本文设计了核壳结构的树皮状填料TO@TO（以二氧化钛纳米线为核,在其外面包覆片状的二氧化钛）,制备出x vol.%TO@TO/PVDF（x为填料的体积分数）复合薄膜,研究结果表明,在低填充量下,由于场强和极化的同时提高,当电场强度为383 MV/m时,1.5 vol.%TO@TO/PVDF的复合薄膜有最高的放电能量密度（Ud）,其值为13.1 J/cm~3,且充放电效率（η）为64%。其次,为了进一步提高极化,通过在树皮状填料外层包覆微量的Ag颗粒,合成了Ag@TO@TO填料,利用金属颗粒的较小尺寸带来的界面极化,实现了储能性能的改善。研究结果表明,当电场强度为376 MV/m时,1.5 vol.%Ag@TO@TO/PVDF纳米复合材料有最高的Ud,其值为16.5 J/cm~3,η为78%。最后,考虑到前两个工作虽然储能性能得到改善,但是普遍电场强度不高,这可能会导致填料和基体不能被充分极化,于是合成了氧化铝纳米线（AO）,设计了x vol.%AO/PVDF（在上层作承压层）与Ag@TO@TO/PVDF（在下层作极化层）双层复合薄膜,分别在室温下和高温下（70℃）都实现了储能性能的巨大改善。研究结果表明,室温下当电场强度为484 MV/m时双层复合薄膜的Ud最高为26.8 J/cm~3,η为79.1%,高温下复合薄膜在保持η在75%以上时,Ud最高达到16.01 J/cm~3。