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随着微电子技术的快速发展,人们对电子设备小型化和信号稳定性提出了更高的要求。由于高介电常数（high-k）材料具有存储电能和均匀化电场的能力,因此,在微电子、能源、电气工程、生物医学工程以及航空航天等领域具有广阔的应用前景。陶瓷/聚合物复合材料是high-k材料的重要类型。然而,为获得high-k,陶瓷含量一般需要达到50vol%以上,致使衍生出成型工艺劣化、介电损耗增加、漏电电流增大等系列问题。因此,开展较低的陶瓷含量下制备具有high-k、低介电损耗、优异介电性能稳定性的新型陶瓷/聚合物复合材料的研究具有重要科学意义和应用价值。本文即是围绕这个主题而开展的。首先,以具有high-k的钛酸钡（BT）作为原料,采用有机泡沫浸渍法（PFR）设计制备了钛酸钡泡沫陶瓷（BTF）,在此基础上,制备了BTF/氰酸酯（CE）复合材料,系统研究了BTF的制备工艺以及BTF/CE复合材料的热性能、介电性能及阻燃性能,并探究了其介电机理。研究结果表明,BTF是一种具有单一化学组成、三维连续孔道且具有high-k骨架的新型泡沫陶瓷。通过改变BT浆料挂浆的次数,可以调节BT在BTF中的含量;随着烧结温度的升高或挂浆次数的增加,BTF的体积密度升高,孔隙率减小;当烧结温度控制在1200℃时,BTF表现较优异的介电性能。在BTF/CE复合材料中,BTF均匀地分布在树脂中,与CE树脂之间具有较好的界面结合性且仍保持其特有的三维连续结构;与CE树脂复合,不仅使固化反应峰温度相比于CE树脂降低了100℃,而且使复合材料具有更高的热稳定性;当BTF含量仅为33.5vol%时,BTF6（1200）/CE复合材料的介电常数达到141.3（100Hz）,分别是相同体积含量下BT/CE和BTF粉末（BTFp）/CE复合材料的8.4倍和14.1倍,且介电损耗仅为0.276。此外,BT对CE树脂具有阻燃效果,BTF（1200）/CE复合材料为阻燃复合材料。第二,以具有high-k骨架的BTF为功能体,采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）对BTF原位反应进行表面修饰,制备了超支化聚硅氧烷改性BTF（BTF@HSi）,在此基础上,以CE树脂和酚酞基聚芳醚砜（cPES）为基体,制备了BTF@HSi/cPES/CE复合材料。同时,对比研究了BTF/CE、BTF/cPES/CE和BTF@HSi/CE这三种复合材料。系统研究了介电陶瓷/聚合物复合材料的界面及树脂组成对复合材料热性能、介电性能的影响。研究结果表明,BTF@HSi表面的环氧基可以催化CE自聚并与CE发生共聚反应,因此与基体有良好的界面作用;在CE基体中引入cPES可有效阻碍复合材料因应力集中而产生的裂纹,有助于BTF在复合材料中保持完整的三维连续网络。BTF表面改性或（和）基体改性后,复合材料具有更高的热稳定性,同时复合材料的介电性能得到了有效改善。特别地,在相同的陶瓷含量下,BTF@HSi/cPES/CE复合材料具有更高的介电常数及更低的介电损耗。当BTF含量达到34.1vol%时,100Hz下BTF@HSi/cPES/CE复合材料的介电常数为162.0,而介电损耗仅为0.007。此外,BTF@HSi/cPES/CE复合材料的介电性能具有优异的频率稳定性。第三,以BTF@HSi为骨架,碳纳米管（CNT）为导体,cPES/CE为基体,制备了新型BTF@HSi/CNT/cPES/CE复合材料。同时,对比（BTF@HSi）p/CNT/cPES/CE复合材料,研究了CNT含量（f）对复合材料的热性能、电导率和介电性能的影响。研究结果表明,CNT的存在降低了复合材料的初始分解温度(Tdi),而陶瓷的骨架结构有利于获得高的热稳定性。与（BTF@HSi）p/CNT/cPES/CE复合材料相比,BTF@HSi/CNT/cPES/CE复合材料具有更低的渗流阈值（fc）;在相同f下,具有更高的电导率、更高的介电常数和更低的介电损耗。100Hz下,BTF@HSi/0.13CNT/cPES/CE复合材料的介电常数达到222.6,分别是（BTF@HSi）p/0.15CNT/cPES/CE复合材料（48.9）和BTF@HSi/cPES/CE复合材料（53.2）的4.6倍和4.2倍,而介电损耗仅为0.017。第四,以具有high-k的纳米BT为原料,直接掺杂Nb2O5、Na2CO3和K2CO3,采用PFR一步法制备具有三维连续骨架的新型掺杂BTF（dBTF）。在此基础上,以cPES/CE为基体,制备了系列dBTF/cPES/CE复合材料。同时,对比dBTF粉末（dBTFp）填充聚合物复合材料（dBTFp/cPES/CE）,系统研究了功能体的形貌、含量及掺杂剂的用量对复合材料的热性能和介电性能的影响。研究结果表明,随着掺杂剂含量的增加,dBTF的晶型由四方结构转变为立方结构。当陶瓷含量为31.5vol%时,6dBTF5/cPES/CE复合材料的介电常数为99.1（100Hz）,分别约是6dBTFp5/cPES/CE复合材料和cPES/CE的6.3倍和24.8倍,而且介电损耗仅为0.008（100Hz）。特别地,在宽的温度范围内（-100-110℃）,6dBTF/cPES/CE复合材料的介电性能表现优异的温度和频率稳定性。第五,以具有高导热的氮化硼（BN）作为原料,采用PFR制备了BN泡沫陶瓷（BNF）;在此基础上,以CNT为导体,cPES/CE为基体,制备了BNF/CNT/cPES/CE复合材料。同时,对比BNF粉末（BNFp）/CNT/cPES/CE复合材料,研究了BN的形态、CNT含量对复合材料电导率、介电性能及热导率的影响。研究结果表明,BNF的孔隙率达到86.8%,BN之间形成了相互贯穿的三维网络骨架;BNF烧结之后并没有改变BN的晶型,仍然为六方晶型,且BN的结晶度得到提高。与BNFp/CNT/cPES/CE复合材料相比,BNF/CNT/cPES/CE复合材料具有更低的fc;在相同f下,具有更高的热导率、更高的介电常数以及更低的介电损耗。100Hz下,BNF/0.15CNT/cPES/CE复合材料的介电常数为31.6,介电损耗为0.26,同时热导率达到0.80W·m-1·K-1。