在气体绝缘输电线路中,微米Al2O3/环氧树脂复合材料,因具有优异的绝缘和热力学性能,被用作盆式绝缘子的主要基材。新型直流输电系统将气体绝缘金属封闭输电线路视作最主要的输电方式,然而,传统的微米Al2O3/环氧树脂复合材料在直流工况下的运行能力并不理想。在单极性电场的长期作用下,复合绝缘材料的表面容易积聚大量净余电荷,由于材料本身具有较强的驻极性,这些表面电荷难以有效消散,继而扰动绝缘子的沿面电场分布,导致沿面闪络及其次生事故的发生。为了改善其电荷动态特性,提升其沿面绝缘性能,本文提出了针对微米Al2O3填料的等离子体氟化和水热氟化改性方法,并对两种改性方法的微观本质、宏观效果进行了表征,对氟化工艺参数进行了研究。首先,本文搭建了基于大气压介质阻挡放电形式的等离子体填料改性平台,可借由其产生成分、比例可调的含氟低温等离子体,对微米Al2O3进行表面氟化改性;搭建了高温水热氟化平台,采用含氟化学试剂,通过长时间的水热反应对微米Al2O3进行了表面氟化改性;将改性后的微米Al2O3填料掺杂到环氧树脂中,制备了改性Al2O3/环氧树脂复合材料;在填料粒径选择方面,以材料基础性能中的热导率作为优化导向,在工业允许的粒径范围内,选择了最佳的粒径中值。然后,针对等离子体氟化的关键参数,包括氟化时间和氟源气体浓度,展开了遍历研究。利用粒度分布测试、X射线电子能谱（XPS）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对改性前后的微米Al2O3填料及其复合材料进行了表征,分析了等离子体氟化的反应原理;基于课题组自搭建的沿面闪络与表面电荷特性测试平台,开展了微米Al2O3/环氧树脂复合材料的表面绝缘特性测试实验,分析了氟化时间和氟源气体浓度对复合材料直流闪络电压、电荷消散特性和陷阱分布特性的影响规律。接着,针对化学水热氟化的关键参数,包括水热时间和引入等离子体预处理,展开了遍历研究。对改性后的填料及其复合材料进行了微观表征,探究了填料水热氟化的微观反应实质;开展了水热氟化Al2O3/环氧树脂复合材料的表面绝缘特性测试实验,分析了水热时间对复合材料直流闪络电压、电荷消散特性和陷阱分布特性的影响规律,揭示了等离子体预处理对提升氟化效果的有效性,并通过介电和水接触角等测试,对改性效果最优的等离子体协同水热氟化的复合材料样片进行了全方位性能表征。最后,基于有限元和分子动力学方法,从氟化引起的电场均化效应和氟化导致的填料-基体界面强化效应出发,对微米Al2O3/环氧树脂复合材料的沿面绝缘强度提升机制进行了阐述。