电介质电容器因其具有极高的功率密度而被广泛关注,特别是聚合物基复合材料因具有良好的柔韧性、易宏量制备、优异的电气性能,可作为脉冲电源、逆变器和大功率储能系统等电气装备的核心部件。但是由于聚合物低的储能密度,需要大体积以保障能量存储与转换的需求,这极大限制了聚合物电容器的应用领域,也不符合器件小型化、高功率密度的发展趋势。因此,寻求合适的方法来提高电介质材料的储能密度具有重要意义。近些年,铁电聚合物聚偏氟乙烯（PVDF）因具有相对高的介电常数而备受关注。尽管PVDF在低电场时展现出较高的极化强度,但是迟滞效应会诱导较大的剩余极化,导致能量损耗严重而难以获得高的储能密度与效率。为了解决PVDF存在的问题,本文对聚合物基体,无机填充相及聚合物基复合介质进行结构设计,以优化聚合物基复合介质的储能性能。首先,针对PVDF本身具有较大剩余极化这一缺点,本文选择与PVDF有良好相容性的线性聚合物聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）与之进行共混。系统地研究了PMMA含量对PMMA/PVDF共混薄膜结构及电性能的影响。研究发现,随着PMMA含量的增加,PMMA/PVDF共混薄膜的剩余极化明显降低,有效地提高了共混薄膜的充放电效率。同时PMMA/PVDF共混薄膜击穿强度也得到了提升。但由于PMMA具有较低的介电常数,当PMMA含量过高时PMMA/PVDF共混薄膜的介电常数急剧下降,不利于储能密度的大幅提升。当PMMA含量为40 wt.%时,在440 k V/mm电场下共混薄膜的储能密度为8.70 J/cm³,充放电效率为79.5%。其次,针对聚合物基体介电常数低的问题,本文通过无机填充相掺杂和结构设计来改善。选择并制备了锆钛酸钡钙纤维(0.5Ba(Ti_0.8Zr_0.2)O₃-0.5(Ba_0.7Ca_0.3)Ti O₃,简称为BCZT)、BCZT中添加银颗粒的复合纤维（简称为BCZT+Ag）、以及在BCZT+Ag表面包裹不同厚度Al₂O₃壳层的同轴纤维（分别记为BCZT+Ag@Al₂O₃-H和BCZT+Ag@Al₂O₃-L）,并将上述四种纤维分别填充到聚合物基体中制备了掺杂无机相的单层复合薄膜。系统地研究了填充相的掺杂量对单层复合薄膜微观结构与电性能的影响。研究发现,当掺杂量为1 vol.%和3 vol.%时,单层复合薄膜的综合性能较好。另外,通过对比分析填充相种类对单层复合薄膜性能的影响,发现BCZT+Ag作为填充相的复合薄膜呈现最高的介电常数,但其击穿场强最低;BCZT+Ag@Al₂O₃-H和BCZT+Ag@Al₂O₃-L两种填充相因引入了Al₂O₃壳层,显著提高了复合薄膜的击穿场强,其储能特性得以改善。如1%BCZT+Ag@Al₂O₃-H/40%PMMA/PVDF在施加360 k V/mm电场时,其储能密度和充放电效率分别为4.86J/cm³和75.7%;1%BCZT+Ag@Al₂O₃-L/40%PMMA/PVDF在施加350 k V/mm电场时,其储能密度和充放电效率分别为6.05 J/cm³和81.4%。为了进一步提升复合薄膜的储能性能,在上述研究基础上设计了具有三明治结构的复合薄膜。其中,聚合物为外层,掺杂无机相的单层复合薄膜作为中间层。系统地研究了不同结构的三明治复合薄膜的微观结构与电性能,研究发现,选择1%BCZT+Ag@Al₂O₃-H/40%PMMA/PVDF单层薄膜作为中间层、40%PMMA/PVDF作为外层的三明治复合薄膜具有优异的储能性能,当施加540k V/mm电场时,储能密度和充放电效率分别为16.89 J/cm³和66.2%。上述研究表明,通过无机相掺杂或者构建三明治结构能够提升复合薄膜的储能性能,但由于施加更高电场时,复合薄膜电导损耗剧增甚至发生击穿,难以通过提高复合薄膜可承受电场强度进一步优化储能性能。因此,本文设计了具有新型结构PMMA与PVDF复合的全有机薄膜。利用同轴纺丝技术制备了以PMMA壳层PVDF核层的同轴纺丝膜,再经热压工艺获得了以PMMA连续分布而PVDF仍保持纤维的线性/铁电PMMA/PVDF全有机薄膜。研究发现,该PMMA/PVDF全有机薄膜具有更高的击穿强度和优异的储能性能。当施加640k V/mm电场时,45%PMMA/PVDF全有机薄膜的储能密度为17.70 J/cm³,效率为73.0%;当施加630 k V/mm电场时,51%PMMA/PVDF的储能密度达到20.70J/cm³,储能效率为63.0%。