交联聚乙烯（XLPE）绝缘材料应用于电缆制造已经有几十年的历史,在交流高压输电过程中表现出了良好的电气、耐老化、耐高低温等性能。但直流输电中电缆的特性,尤其是绝缘材料的电导系数与温度的特性关系、绝缘中空间电荷等问题限制了其发展。而纳米复合技术为获得高性能的绝缘材料开辟了新的领域。本文分别采用不同的表面修饰剂KH550、KH560和A-151对纳米Si O₂表面进行有机化改性处理,通过熔融共混的方法分别制备了不同纳米Si O₂掺杂含量的XLPE/Si O₂纳米复合电介质。研究了有机化纳米Si O₂在纳米复合电介质基体中的分散状态,纳米复合电介质的微观结构形态,以及其对物理机械性能和介电性能的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）分析改性后的纳米颗粒在XLPE基体中的分散与分布状态,表明质量分数为2%的有机化纳米Si O₂在复合电介质中达到了良好的分散效果。通过差示扫描量热法（DSC）对复合电介质的熔融和结晶行为进行分析,并用扫描电子显微镜观察了试样腐蚀后的结晶形态和晶体分布,表明有机化纳米Si O₂的异相成核作用加快了聚合物的结晶速率,使熔点下降,晶体尺寸减小,晶体分布更加均匀。力学实验测试了复合电介质的拉伸强度和断裂伸长率,当掺杂含量较低时,有机化纳米Si O₂与电介质基体之间形成了较强的界面作用力,纳米粒子起到了物理交联点的作用,显著提高了力学性能;随着掺杂含量的增多,界面结合力减弱,过多的纳米Si O₂粒子成为应力集中点,导致力学性能降低。对复合电介质的介电常数、介质损耗角正切、体积电导率和击穿场强等介电性能进行分析,结果表明:在一定的掺杂含量下,有机化纳米Si O₂的锚定或位阻作用限制了界面区分子链的运动,在界面作用力的协同作用下,使偶极子转向困难,极化率降低,相对介电常数减小,介质损耗下降;有机化纳米粒子与聚合物基体间形成了较强的界面作用力,同时界面处形成了大量的深陷阱,限制了载流子的运动,使得复合电介质的电导率降低;有机化纳米Si O₂的加入使粒子在XLPE基体中分散的更加均匀,微观缺陷减少,击穿场强得到了明显提高。对不同厚度试样击穿场强的测试表明,随着试样厚度的增加,缺陷概率增加,击穿场强下降。运用电声脉冲法（PEA）测量纳米复合电介质中的空间电荷特性,表明有机化纳米Si O₂特有的界面效应在聚合物基体中引入了深陷阱,这些深陷阱有利于束缚电荷,降低载流子迁移率,从而有效避免空间电荷的累积和迁移。结合结构特征探讨了有机表面修饰剂对纳米复合体系空间电荷传输和抑制特性的影响。