六氟化硫(SF6)气体凭借其优异的绝缘性能与灭弧能力，被广泛的应用于高压电气设备中。但是SF6气体是一种严重的温室效应气体，在大气中存在时间长难以短时间内降解。因此，寻找到一种绝缘强度及灭弧性能与SF6气体相当或者更好，且气体沸点和温室效应潜能值GWP较低的新型绝缘替代气体已成为国内外研究热点。目前，分子定量构效模型是解决潜在SF6替代气体筛选工作的有效途径之一。尽管国内外学者对潜在SF6替代气体的筛选方法进行了大量地研究，特别是关于气体电气强度和沸点预测模型的研究。但是这些预测模型或多或少存在一定的误差，进而可能会影响替代气体筛选的可靠性。因此，本文基于预测模型和分子微观参数类比法提出了一种筛选潜在SF6替代气体的新方法。
　　通过密度泛函理论建立了气体相对电气强度Er和沸点Tb预测模型。首先，研究了分子最大电子碰撞电离截面δmax与气体Er之间的相关性。然后，基于高斯09软件计算了40种分子极化率α、偶极距μ、电离能εi、亲和能εa、分子体积Ve、分子δmax。最后，基于分子微观参数建立了气体Er和Tb预测模型。同时，研究了各微观参数对评估气体电气强度和沸点的贡献大小关系。此外，基于极性和非极性分子训练集研究了分子极性对建立气体Er预测模型的影响。研究结果表明：极性分子电离能和亲和能对评估气体电气强度的贡献较大；而非极性分子电离能和亲和能对评估气体电气强度的贡献较小。
　　基于分子构效关系提出了预测气体电气强度和沸点的分子微观参数类比法。将预测模型和参数类比法分别作为主要和辅助研究手段，提出了一种筛选潜在SF6替代气体的新方法。同时，采用气体Er和沸点Tb预测模型和参数类比法对C3F3H、C3F3H3、C3F5H3、C3F3H5、C3F5H、C3F6H2、C4F5H5、C4F6H2、C2F7N、C2F4N2、C2F5N等分子进行计算、分析与筛选。研究结果表明C3F6H2、C4F6H2、C2F4N2、C2F5N、C2F7N是极具潜力的SF6替代气体。
　　在-CN基团取代和分子杂化(CF4、C2F4、C2F6、N2、CO2、SO2)两种方式下研究了HFC和HFO类分子在取代和杂化后气体电气强度和沸点。首先，计算了CH3F、CH2F2、C2H2F4、C2HF5、C3HF7、C3H2F4分子在取代和杂化后分子微观参数。然后，比较了取代和杂化前后分子微观参数的变化，同时计算了取代和杂化前后气体Er和Tb。研究结果表明-CN基团取代和N2杂化都可以提高气体电气强度，其中C3F4HN和C3F7HN2是极具潜力的SF6替代气体。