聚烯烃类材料因其优异的特性以及低廉的成本，而越来越多地被用于各类工程中，其中，在电气绝缘领域，聚乙烯电缆因其各类优势更能符合现在电力系统的发展需求，而逐渐成为现代电网的重要骨架，特别是用作城市输电的主要载体。此外，以聚乙烯为基体的各类复合材料表现出显著的应用优势，有望成为新型的电气绝缘材料。然而，微小损伤缺陷作为聚烯烃类材料的主要损伤形式，其会给设备运行造成安全隐患。在聚乙烯电缆的制造、装备及运行过程中，各类操作及环境因素会产生损伤缺陷，该类损伤不仅难以被检测及修复，还会畸变电场、使材料性能劣化，从而显著缩短其运行寿命，严重威胁供电安全。因此，有必要研究具备自修复能力的聚乙烯绝缘材料，从根本上延长绝缘材料的使用寿命，提升电网运行的可靠性。
　　本文以微胶囊型自修复体系为基础，创新性地对自修复型聚乙烯绝缘复合材料进行研究，以自行制备的微胶囊/LDPE绝缘复合材料为研究对象，从理论、试验和仿真等多方面对其理化、机械、电气和自修复等性能进行分析，重点研究了微胶囊对聚乙烯性能的影响和复合材料的自修复特性，揭示了复合材料典型性能的变化规律和自修复的行为机理，解决了自修复特性下损伤结构和电气特性的关联分析问题。本研究不仅有助于完善自修复材料的性能分析，还为制备具有自修复能力的聚乙烯绝缘材料提供了指导，为提升输电可靠性提供新途径，并可广泛应用于其它聚烯烃类材料，为新材料的发展提供支持。本文的主要工作如下：
　　①根据聚乙烯绝缘材料的运行及应用特性选取了合适的微胶囊体系，并改进原位聚合制备工艺。从结构和性能需求的角度设计了相应的测试方案，研究了UF/DCPD微胶囊的物理结构、化学结构、热稳定性和微观机械特性，得到了绝缘材料用微胶囊体系的制备方法和性能特征，为后续对微胶囊型绝缘复合材料的研究奠定基础。
　　②探究了微胶囊/LDPE绝缘复合材料的制备方案，通过调控熔融共混法得到了不同浓度配比的复合材料，并研究了复合材料的横向及纵向结构特性，分析了微胶囊在聚乙烯基体中的掺杂效果，得到了微胶囊对掺杂效果的影响规律，证明了低掺杂浓度（≤1wt%）复合材料的结构特性优势，为制备具有自修复能力的聚乙烯绝缘复合材料提供指导。
　　③由聚乙烯绝缘材料的应用需求出发，选取了针对复合材料的重要典型性能，并设计了合理偏重的试验方案。从理化、机械和电气角度分别研究了材料的结晶特性、热稳定性、机械拉伸特性、体积电阻率、交流击穿场强和介电特性，分析了微胶囊对聚乙烯性能的影响规律，从微胶囊本身特性和其与基体间的界面作用等方面出发，揭示了复合材料典型性能的变化机理。从多角度证明了低掺杂浓度（≤1wt%）复合材料的典型性能更能契合聚乙烯绝缘材料的应用要求。
　　④选取了聚乙烯电缆典型的损伤类型，并结合其性能特征设计了相应的自修复试验方案，从机械损伤和电损伤两方面验证了材料的自修复能力，并定量了其自修复效果。将材料划痕、电树枝的损伤结构和其击穿场强、极化特性等电气性能的自修复效果相结合，评估了其自修复能力，探究了复合材料的自修复条件（约为60℃/30min）以及在维持聚乙烯性能优势的前提下实现自修复能力最大化的微胶囊掺杂比例（在1wt%左右）。
　　⑤结合微观行为和宏观特性分析了复合材料的自修复特征及影响因素，进一步解释了材料在自修复前后性能的变化机理，借助试验分析和仿真计算揭示了材料的自修复行为及机理，证明了1wt%浓度复合材料的应用优势和研究价值，其不仅具备较优异的典型性能，还能修补缺陷结构，并且恢复局部的电气性能，逆转材料的损伤劣化进程。
　　本文研究工作得到了国家自然科学基金项目（51777018）的资助。