具有高击穿强度和高介电常数的介电复合材料由于在储能方面的广泛应用受到了极大的关注。本文以钛酸钡（BT）作为陶瓷填料,聚偏氟乙烯（PVDF）或者其共聚物作为聚合物基体,通过改变填料的壳层类型或改变复合材料的组成,系统地研究了填料的壳层结构、填料的形貌、填料和聚合物基体界面间的连接方式以及聚合物基体的交联对复合材料介电性能及击穿性能的影响。（1）研究了壳层聚合物的类型对复合材料介电性能和击穿强度的影响。将巯基封端的聚偏氟乙烯（PVDF-SH）和聚苯乙烯（PS-SH）分别作为壳层材料通过“grafting to”的方法接枝到BT表面制备杂化颗粒,并作为填料制备复合材料。结果表明,经过聚合物改性的BT与聚合物基体的相容性比未经改性的BT更好,而且PVDF壳层要比PS壳层的效果更好。当填料的掺杂量为30 vol%时,BT@PVDF/PVDF和BT@PS/PVDF复合材料的击穿强度相比于BT/PVDF复合材料分别提高了101%和88.2%,介电损耗也得到了有效的抑制。（2）将绝缘的二氧化硅（SiO₂）材料作为壳层结构,以更加简单的方法制备了具有核-壳结构的纳米杂化颗粒（BT@SiO₂）,利用聚（偏氟乙烯-三氟氯乙烯）（P（VDF-CTFE））作为聚合物基体,分别以BT和BT@SiO₂作为填料制备了复合材料。结果发现,SiO₂壳层的存在对复合材料的性能有显著的积极作用。当填料掺杂量为20 vol%时,在10² Hz条件下,BT@Si O₂/P（VDF-CTFE）复合材料的介电损耗为0.0427,而BT/P（VDF-CTFE）复合材料的介电损耗为0.0594,说明二氧化硅壳层的存在能够抑制复合材料的介电损耗。此外,BT@Si O₂/P（VDF-CTFE）复合材料在20 vol%掺杂量下的击穿强度为189.2 MV/m,而BT/P（VDF-CTFE）复合材料的击穿强度只有127.2 MV/m,击穿强度的显著提高有利于提高复合材料的储能密度。（3）通过添加两种填料制备了同时具有高介电常数和击穿强度的三相复合材料。在复合材料中加入BT-NH₂作为填料虽然能够提高复合材料的介电常数,但是击穿强度急剧下降。在高介电常数复合材料的基础上再加入具有高击穿强度的氮化硼片层（BNNS）以实现高介电常数的同时保持较高的击穿强度。P（VDF-CTFE）聚合物基体的击穿强度为279.1 MV/m,当掺杂了3 wt%的BNNS时,BNNS/P（VDF-CTFE）复合材料的击穿强度达到325.9 MV/m。SEM表征结果证明BNNS的二维片层结构能够促进两种填料的均匀分散,实现高击穿强度。当BT-NH₂和BNNS的掺杂量分别为5 wt%和3 wt%时,复合材料的储能密度达到最大值5.55 J/cm³,相比于纯P（VDF-CTFE）薄膜提高了49%。（4）为了研究填料和基体在界面处的相互作用力类型对复合材料性能的影响,制备了填料和聚合物基体在界面处以共价键相连的复合材料（BT-c-P（VDF-CTFE-DB））,并与在界面处仅存在物理相互作用力的复合材料（BT/P（VDF-CTFE-DB）和BT-SH/P（VDF-CTFE-DB））进行对比。结果发现两相间共价键的存在能够显著提高填料在聚合物中的分散性,并提高材料的机械性能。当填料的掺杂量为20 vol%时,BT-c-P（VDF-CTFE-DB）复合材料的断裂伸长率高达510%,而BT/P（VDF-CTFE-DB）和BT-SH/P（VDF-CTFE-DB）复合材料的断裂伸长率仅为150%和420%,为制备可拉伸复合材料提供了条件。由于BT-c-P（VDF-CTFE-DB）复合材料击穿强度的显著提高,成功实现了6.20 J/cm³的放电能量密度。（5）为了在低填料掺杂量下实现高储能密度,使用钛酸钡纳米纤维（BT NFs）代替钛酸钡纳米颗粒（BT NPs）作为复合材料的陶瓷填料。分别制备了四种不同的复合材料,对比了填料的改性以及聚合物基体的交联对复合材料性能的影响。结果证明,交联复合薄膜显示出了最高的杨氏模量以及界面粘附力。在对复合薄膜进行简单的拉伸处理后,BT-SH NFs的取向更清晰地垂直于电场,进一步增大了击穿过程中电树枝化的路径,并且增强了拉伸后的纳米复合材料的抗变形能力,均有助于提高复合薄膜的击穿强度。与未拉伸的纳米复合材料相比,纤维填料含量为5 vol%的拉伸复合薄膜s-BT-SH NFs/c-P（VDF-CTFE-DB）的击穿强度提高了27%,达到447.8 MV/m,最终实现了10.2 J/cm³的高放电能量密度。