聚合物电介质材料因其质轻、易加工、功率密度高、可靠性高等优点被广泛应用于高脉冲电子电力系统中,用以实现能源存储与转化。然而目前使用最广泛的双轴取向聚丙烯（BOPP）,虽在室温时展现出较高的击穿强度,但工作温度仅为105℃,当温度继续升高,材料内部的漏电流密度迅速上升,导致电容器的充放电效率、能量密度急剧下降。随着航空航天、电动汽车、油气勘探等领域的蓬勃发展,对电容器的储能密度和温度稳定性提出了更高的要求。本文以发展耐高温电介质为目标,探究聚合物交联结构与电容性能的关系,研究纳米尺寸效应与交联限域效应的协同优化对电容性能影响,并利用二维高导热材料对击穿机制的调控实现高温储能性能的优化,总结了通过调控交联聚合物交联结构、偶极变化以及热传导系数等一系列提升高温储能性能的普适性策略方法。本论文的主要研究内容如下:1.可交联型聚醚酰亚胺薄膜的储能性能优化。通过对热处理（交联）后聚合物凝胶含量和可溶（线性分子链段或未发生交联分子链段）部分分子量的分析,获得了交联聚合物中线性链段和三维网络链段的含量分布随热处理条件变化的规律。热处理初期,线性链的分子量和交联网络的交联度同时增加,直至分子量达到最大值（c PEI320-2h）,这个过程有利于提高聚合物电介质的击穿强度。当热处理时间继续延长或热处理温度升高超过临界点,分子量会由于分子链断裂而下降,这个过程可能会产生小分子量链段自由基破坏高温储能性能。通过调控热处理时间和热处理温度控制交联体系获得相似的凝胶含量和可溶链段部分的分子量,能够得到相近的储能性能,表现出类似“时温等效”的特性。当交联体系凝胶含量达到35%左右,可溶链段重均分子量约为6×104时,展现出最优异的放电能量密度,即在150℃下,储能密度超过3.60 J/cm3,充放电效率保持在95%以上。2.低含量氧化铝/交联聚醚酰亚胺复合材料的介电性能及优化。通过研究低填充含量（≤1 vol%）不同粒径尺寸（5 nm、20 nm、50 nm）的纳米氧化铝对交联体系介电性能的影响发现,三种粒径氧化铝填充复合材料介电常数都随着填料量的增加先增后减,但纳米氧化铝尺寸越大,介电常数出现峰值对应的纳米氧化铝填充量越高,三种粒径对应的极值含量分别在0.22 vol%、0.3 vol%、0.8 vol%。此外,纳米氧化铝粒径越小,比表面积越大,更有利于偶极旋转极化,复合材料介电常数提升越显著。其中c PEI5nm-0.22实现了室温下最大的介电常数3.67,相比c PEI提升了26%,介电损耗仅为0.003。首次利用纳米红外技术证实纳米粒子的加入能够提高其附近聚合物链段的极化响应,结合X-射线衍射研究结果说明纳米效应可以有效提升交联型聚合物复合材料的介电常数。3.纳米氧化铝含量与尺寸对复合材料储能性能的影响。通过对低填充量（≤1 vol%）下不同粒径（5 nm、20 nm、50 nm）的纳米氧化铝交联型聚醚酰亚胺复合材料的高温储能性能的研究发现,三种粒径氧化铝填充复合材料储能密度都随着填料量的增加先增后减,这与介电常数变化规律一致。少量纳米粒子的加入能通过降低偶极旋转的限制从而提高介电常数,又不因过量的纳米粒子加入造成大量缺陷,从而实现相对优异的高温储能性能。纳米氧化铝尺寸越小,比表面积越大,在电场下的复合材料极化程度越高,因此c PEI5nm-0.22复合材料能够在更低填充量下实现更高的介电常数,保持更低的漏电流密度,从而获得更高的储能密度和充放电效率,其在150℃和500 MV/m时的储能密度和充放电效率分别为4.58 J/cm3和94%,即使在200℃和300 MV/m时,储能密度达到1.70 J/cm3,充放电效率超过87%。4.氮化硼纳米片/交联聚醚酰亚胺复合材料的高温储能性能。利用液相剥离技术制备了超薄氮化硼纳米片（BNNs）,制备了一系列高导热的氮化硼纳米片/交联聚醚酰亚胺复合材料。系统研究了不同含量氮化硼对复合材料热性能、介电性能和储能性能的影响,得益于超薄氮化硼的良好的物理特性（高导热、宽带隙）和特殊的二维结构,可在阻碍电击穿,减少导电通路的形成的同时,及时将热量传导扩散,提高复合材料的击穿强度,从而获得更高的储能密度,其中c PEI-10BNNs纳米复合材料在150℃高温下具有最低的漏电流密度,其储能密度最高达4.57 J/cm3,充放电效率达到94%。