高温介电储能领域对新一代电容器介质材料提出了新的挑战。将介电陶瓷或导电填料与聚合物进行复合可以大幅提升聚合物基介电复合材料的介电常数,但是这种提升是以介电损耗显著上升与击穿强度下降为代价的。通过在介电填料表面接枝多功能有机壳层、构建分层结构与卫星结构,以及复合材料宏观界面设计可以有效解决这一问题。聚酰亚胺（PI）具有极高的玻璃化转变温度与热分解温度,同时其介电损耗较低,击穿强度较高,是极为优异的耐高温聚合物电介质基体。因此本文以新合成的热塑性PI为基体,以填料微观结构设计制备新型“卫星结构”填料,结合复合材料宏观界面设计制备综合性能优异的热塑性PI基介电复合材料,主要研究内容如下:以2,3,3’,4’-联苯四甲酸二酐（a-BPDA）与4,4’-氧双邻苯二甲酸酐（s-ODPA）为二酐,4,4’-二氨基二苯醚（ODA）与2,2-双[4-（4-氨基苯氧基）苯基]丙烷（BAPP）为二胺,通过四元共聚的方式在PI分子链中引入扭曲非共面结构、柔性醚键与侧甲基基团制备了一系列具有优异热稳定性的热塑性PI薄膜。与传统热塑性PI-6（YS20）相比,该系列四元共聚热塑性PI薄膜在DMF、DMAc与NMP等溶剂中具有良好的溶解性。扭曲非共面结构破坏了PI分子链的规整性,侧甲基提高了分子链自由体积,降低了分子链堆叠密度,共同赋予PI优秀的热塑性。同时四种四元共聚PI-2—PI-5薄膜的玻璃化转变温度与热分解温度逐渐提高,耐湿性能亦逐渐增强。对碳化硅（SiC）进行表面改性,制备了新型“卫星结构”SiC@PDA@Ag纳米填料,以制备所得的热塑性PI-5为基体,通过溶液共混法的方式制备了SiC/PI与SiC@PDA@Ag/PI复合薄膜,考察了填料微观结构设计对PI复合薄膜微观形貌、耐热性能、介电性能、击穿强度与储能密度的影响。与SiC/PI相比,虽然SiC@PDA@Ag/PI的介电常数略微降低,但是其介电损耗大幅度下降。在1k Hz时7wt%SiC@PDA@Ag/PI的介电常数从3.44（纯热塑性PI）提升至5.15,同时其介电损耗仅为0.0125。此外,“卫星结构”SiC@PDA@Ag较SiC有效提高了复合薄膜的击穿强度与储能密度,这一现象在高填料含量下尤为明显。其中1wt%SiC@PDA@Ag/PI的击穿强度与储能密度分别为266.08k V/mm与1.278J/cm~3,较1wt%SiC/PI的击穿强度与储能密度（246.77kv/mm与1.143J/cm~3）分别提高了7.8%与11.8%。此外,SiC@PDA@Ag/PI复合薄膜仍保持相对高的玻璃化转变温度与热分解温度,具有优异的耐热性能。以“卫星结构”SiC@PDA@Ag为填料,通过宏观界面设计,以逐层涂覆的方式制备了一系列三明治结构-SiC@PDA@Ag/PI复合多层膜,考察了上下层填料含量与三明治结构对复合多层膜耐热性能、介电性能、击穿强度与储能密度的影响。中间层纯热塑性PI有效阻碍了复合多层膜中层间载流子的传输,较单层SiC@PDA@Ag/PI复合薄膜而言,在高填料含量下三明治结构-SiC@PDA@Ag/PI复合多层膜仍具有较低的介电损耗与较高的击穿强度。在1k Hz下,TSP-20介电常数为7.44,介电损耗仅为0.0351。同样地,三明治结构显著提高了复合薄膜的击穿强度与储能密度,例如TSP-5的击穿强度与储能密度分别为273.39kv/mm与1.346J/cm~3,较5wt%SiC@PDA@Ag/PI的击穿强度与储能密度（238.55kv/mm与1.173J/cm~3）分别提高了14.6%与14.7%,同时其储能密度较纯热塑性PI薄膜（1.214J/cm~3）提升了10.9%。此外,三明治结构-SiC@PDA@Ag/PI复合多层膜亦具有优异的耐热性能。