高压直流电缆作为构建高压直流输电系统的主要设备,制约其发展的主要原因是在长期单极性直流电场下,聚合物绝缘材料内空间电荷的积聚问题,空间电荷的积聚造成绝缘材料内部电场畸变,绝缘老化加速,甚至发生击穿。高压直流电缆主绝缘和附件绝缘间存在界面结构,绝缘交界面处由于复杂的机械构造和不同绝缘材料的复合,更容易导致空间电荷在界面处局部积聚,同时高压直流电缆在实际运行中,绝缘层温度从内到外呈现由高到低的梯度分布情况,因此复杂的界面结构以及绝缘层内温度梯度效应使得界面空间电荷的调控成为亟待解决的关键问题。随着纳米电介质的提出,纳米复合材料以其优异的电气性能被运用于调控绝缘材料内空间电荷积聚特性上,因此本文从应力锥的绝缘材料硅橡胶（SR）出发,以纳米炭黑（CB）为填充材料,采用溶液共混法制备了不同掺杂浓度的CB/SR复合材料,通过可控温度梯度的PEA装置测量了 XLPE和CB/SR复合材料双层介质空间电荷分布,完成了温度梯度下双层介质空间电荷波形恢复,研究了温度梯度和掺杂浓度对界面空间电荷积聚特性的影响,同时又测试了不同温度和掺杂浓度下CB/SR复合材料的直流电导电流、相对介电常数和介质损耗因数,分析讨论了在有效调控界面电荷的掺杂浓度下CB/SR介质直流电导特性和介电特性的合理性。结果表明,在同一温度梯度下,纳米CB的加入使得双层介质空间电荷呈现复杂的分布规律,被捕获的载流子在阴极附近形成负电荷层阻碍电荷的进一步注入,有效抑制了界面电荷积聚,但随着掺杂浓度的进一步提高,界面电荷积聚量因CB/SR介质内较高的载流子迁移率反而增大,抑制积聚效果削弱。对于同一掺杂浓度下,界面电荷积累量随温度梯度的升高呈现先增大后减小的趋势,并且适量纳米CB的掺杂降低了温度梯度对界面电荷积聚的影响程度。同时适量纳米CB的掺杂能够有效降低CB/SR介质内稳态直流电导电流,增大CB/SR介质的相对介电常数和介质损耗因数,即使在较高的试验温度下,复合材料在有效抑制界面电荷积聚的掺杂浓度范围内仍具有较低的电导电流和较大的相对介电常数,具有合理的直流电导特性和介电特性。