聚合物因其优异的电学、热学和力学性能，广泛应用于电气绝缘、变频电机、燃料电池、航空航天等领域。随着纳米技术的发展进步，聚合物基纳米复合材料的设计与研制已成为材料科学研究的热点。本文利用具有较大比表面积和电阻率相对较低的Al₂O₃杂化聚酰亚胺，研究复合薄膜耐电晕性能及机理。采用原位聚合法制备不同组分单层、三层PI/Al₂O₃聚酰亚胺基纳米复合薄膜。利用X射线衍射、透射电镜、扫描电镜等方法研究薄膜结构。结果表明，Al₂O₃使聚酰亚胺衍射峰强度下降，取向程度降低；纳米Al₂O₃的粒径为10²0nm，与聚酰亚胺形成了低密度的界面层，界面层厚度为3⁶nm；三层薄膜中间层、杂化层厚度约为10μm，少量Al₂O₃向中间层扩散。采用电晕测试设备、表面电阻测试装置、电导电流测试系统、介电谱仪测试薄膜的耐电晕性能、表面电阻、老化击穿阈值电场、体积电阻率，并使用原子力显微镜和扫描电镜分析薄膜老化速率和表面形貌。结果表明，三层薄膜比单层薄膜具有更好的耐电晕性能，Al₂O₃含量为20wt.%的三层复合薄膜（PI/Al₂O₃20wt.%）耐电晕寿命最长，约为纯PI的27.8倍；随着纳米Al₂O₃的增加，薄膜的表面电阻显著下降，匀化电场能力提高；电晕过程中，PI/Al₂O₃20wt.%的表面老化速率明显小于纯PI；纳米Al₂O₃导致薄膜的电导电流明显增大，陷阱数量增加，PI/Al₂O₃20wt.%的老化击穿阈值电场最高；Al₂O₃与聚酰亚胺通过界面有机结合在一起，形成电晕阻挡层；随着纳米Al₂O₃含量的增加，薄膜的体积电阻率单调下降，三层薄膜比单层薄膜具有更高的体积电阻率。在实验结果基础上，提出三层薄膜耐电晕机理。杂化层中，Al₂O₃降低薄膜表面电阻，匀化表面电场，减小单位面积表面老化速率；引入较多陷阱能级，提高电导电流，使载流子在Al₂O₃和界面层中输运，减小载流子碰撞缺陷的几率，同时，减小热载流子产生的几率；Al₂O₃比表面积很大，紧密结合聚酰亚胺，形成化学性质非常稳定的电晕阻挡层。中间层相对提高薄膜体积电阻率，减少载流子数量，与杂化层形成载流子势垒，使电场应力集中在耐电晕的杂化层。