作为一种能量储存和转换材料,介电聚合物的能量转换效率与介电/粘弹耦合特性密切相关。当前,制备高性能介电聚合物的关键问题包括:（1）如何同时实现高介电低损耗;（2）在维持合适弹性模量的前提下降低粘弹滞后损失。然而,在改造和提高聚合物介电性能时,通常也会导致较高的介电和粘弹滞后损失。针对介电/粘弹耦合特性,本文主要研究内容包括:（1）在密度泛函理论框架下,结合全原子分子动力学模拟,建立了一套关于聚合物介电和粘弹性能的计算模拟方法,用于评估不同体系的介电/介电损耗比、驱动灵敏度、粘弹滞后损失和玻璃化转变温度等重要性质,为介电/粘弹耦合性能研究打下了理论基础。（2）考虑基团电荷分布、偶极取向和分子链空间构象,研究了电子极化和偶极极化在不同体系的差异性。以聚乙烯和聚丙烯酸甲酯均聚体系为例,利用平衡态电子密度分布,计算了电子介电常数;通过偶极松弛过程得到了偶极介电常数。结果表明,聚乙烯和聚丙烯酸甲酯的电子介电常数分别为2.21和2.28,而两者的偶极介电常数分别为0.14和4.65。对比可知,非极性聚合物的介电性质主要由电子极化产生;而极性聚合物则由电子极化和偶极极化共同产生。进一步统计两者介电损耗分别等于0.0063和0.054。综合来看,对于均聚物来说,存在介电常数低或介电损耗高的问题,难以满足高性能介电聚合物使用要求。（3）以乙烯-丙烯酸甲酯共聚体系为研究对象,考察了链结构对介电/粘弹耦合的影响。基于分子链电荷分布、表面静电势、HOMO-LUMO能级以及偶极松弛过程,分析了不同链结构的极化能力;综合考虑分子链电荷转移和空间构象,计算了介电常数、介电损耗、弹性模量以及玻璃化转变温度等性能。结果表明,交替结构的极化能力最强,介电常数等于5.29,其中偶极极化占比54.8%。通过对比不同序列结构的介电/介电损耗比、驱动灵敏度、粘弹滞后损失发现,交替结构表现出最佳综合性能。考虑到实验室合成条件,相比较而言,三嵌段结构介电/介电损耗比和驱动灵敏度分别增加了8%和4%,粘弹滞后损失均降低了1%,意味着三嵌段结构具有更优的综合性能。（4）以二甲基硅氧烷-硫醚-二甲基硅氧烷三嵌段共聚体系为例,研究了微相分离对介电/粘弹耦合的影响。首先,利用溶解度参数评估了两者之间的混溶性;再通过改变相对含量和共聚序列,形成了不同形貌的微相分离结构。在此基础上,统计了电荷、偶极和分子分布,计算了介电和粘弹性质。研究表明,聚二甲基硅氧烷和聚硫醚的溶解度参数分别等于21.55和14.55（J/m~3）0.5,两者的混溶性较差,具有微相分离能力。当两者摩尔比为1:1时,三嵌段分子链自组装成层状有序结构,由此产生大量不相容界面。与不发生微相分离的交替结构对比发现,界面极化使三嵌段结构的介电常数提高了15%。但界面产生后,增加了介电损耗和弹性模量,导致三嵌段结构介电/介电损耗比和驱动灵敏度分别降低了29%和7%。通过研究,阐明了微相分离对电荷分布与传输、聚合物链空间构象及偶极取向能力的影响规律,明确指出,嵌段共聚物微相分离不利于实现高能量转换效率。（5）以聚二甲基硅氧烷和SiO2纳米颗粒复合体系为研究对象,开展了弯曲界面结构对介电/粘弹耦合影响研究。基于界面电子结构,计算了功函数、表面静电势和电子密度差,用于探究界面极化机理。根据电荷和偶极矩在不同界面区域分布,统计了法向、切向和总介电常数,评估了界面曲率对能量转换效率的影响。通过引入外场作用,得到了界面玻璃化转变温度。研究表明,SiO2颗粒掺杂到聚二甲基硅氧烷基体后,界面处两相静电势不匹配导致了界面极化。当颗粒的尺寸达到3.6 nm,界面介电常数提高了35%,但介电/介电损耗比却降低了58%;在颗粒的强吸引作用下,限制了聚合物链运动,玻璃化转变温度则提高了11%,意味着粘弹滞后损失将会增加。对比法向和切向的介电常数发现,法向介电常数降低了24%,由此增加了界面电荷传输难度,降低了能量转换效率。因此,采用纳米复合方法制备高性能电介质时,尤其需要注意法向介电常数降低导致的能量转换效率降低问题。