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在聚合物中掺杂适量的无机纳米颗粒可显著改善其某些电学性能,并同时赋予其优异的力学性能和热学性能。而半结晶聚合物的电学性能依赖于聚合物本身的聚集态结构,如结晶度、结晶尺寸、晶界以及内部缺陷等。在半结晶聚合物中添加无机颗粒必然会影响其分子链段的运动能力以及聚集态结构,因此,需要探究不同无机颗粒对聚合物聚集态结构的影响,揭示无机颗粒/聚合物微纳米复合材料电学性能的微观机制。以低密度聚乙烯（LDPE）为基体,以表面疏水改性的纳米SiO2颗粒和超声处理的有机化MMT颗粒为无机填料,釆用熔融共混法分别制备了纳米SiO2/LDPE复合材料、MMT/LDPE复合材料和MMT/SiO2/LDPE多元复合材料。利用差示扫描量热仪（DSC）、X射线衍射仪（XRD）、偏光显微镜（PLM）和原子力显微镜（AFM）等对LDPE、SiO2/LDPE复合材料、MMT/LDPE复合材料和MMT/SiO2/LDPE多元复合材料的结晶动力学过程、结晶形态以及晶体结构参数进行了分析表征。结果表明:纳米SiO2颗粒和MMT颗粒不改变LDPE晶体结构中的微晶尺寸和片晶厚度。SiO2/LDPE复合材料中的纳米SiO2颗粒通过异相成核作用使复合材料形成大量尺寸较小的球晶。而MMT/LDPE复合材料中MMT的片层结构限制了LDPE球晶的发展,且大部分片层分散到非晶区域内。实验研究了工频交流7kV电压作用下LDPE、SiO2/LDPE复合材料、MMT/LDPE复合材料以及MMT/SiO2/LDPE多元复合材料中电树枝生长特性。基于化学刻蚀法,对含有电树枝的试样进行切片刻蚀,利用偏光显微镜（PLM）研究电树枝生长路径与结晶结构的相关性。结果表明:在半结晶聚合物LDPE中大多数电树枝沿着球晶边界生长而形成分枝,呈现出分维数较小的树枝状分形特性。在SiO2/LDPE复合材料中,由于纳米SiO2颗粒的异性成核作用,形成大量结构致密、球晶尺寸较小的结晶结构,使得电树枝的发展路径更加曲折,因此,在SiO2/LDPE复合材料试样中电树枝的发展表现为生长速度慢、生长时间长、电树枝拐点较多的特点。MMT/LDPE复合材料中无定形区分布的无机MMT片层对抑制电树枝生长起主导作用,MMT/LDPE复合材料试样中电树枝发展生长速度慢、电树枝长度短,树枝形态稠密。在MMT/SiO2/LDPE多元复合材料中,由于纳米SiO2颗粒的异相成核作用和无定形区MMT片层对电树枝生长路径的阻挡作用,MMT/SiO2/LDPE多元复合材料表现出更优异的耐电树枝性能,尤其是MMT颗粒添加量与纳米SiO2颗粒添加量比值为1:2时,其耐电树枝性能的提高最为明显。建立了电树枝引发与局部放电联合测试系统,对比研究了蒙脱土有机化处理（O-MMT）及超声分散（US-O-MMT）对电树枝生长过程中的电树枝形态变化、生长特性及局部放电特性的影响。结果表明:有机化蒙脱土超声处理可提高蒙脱土片层的剥离程度,进一步提高了MMT/LDPE复合材料的耐电树枝性能。对LDPE、O-MMT/LDPE及US-O-MMT/LDPE试样电树枝生长过程中的局部放电信号的时域分析结果表明:在电树枝生长初期（0-15min）、生长期（15-30min）和滞长期（30-60min）,LDPE试样在三个阶段的最大放电量分别为50pC、90pC和110pC,O-MMT/LDPE试样为40pC、90pC和80pC,US-O-MMT/LDPE试样为30pC、60pC和40pC。放电信号的频谱分析表明:树枝生长初期LDPE、O-MMT/LDPE和US-O-MMT/LDPE试样的放电信号频率分别分布在5-12MHz、5-17MHz和5-10MHz,而发展到滞长期时,频谱分量则略有扩展,分别变化为5-15MHz、5-20MHz和5-15MHz。据此提出了基于局部放电信号的时频分析估计电树枝生长阶段及发展形态的判断方法。实验研究了LDPE、SiO2/LDPE复合材料、MMT/LDPE复合材料和MMT/SiO2/LDPE多元复合材料的陷阱特性、宽频极化特性、伏安特性以及工频交流击穿强度性能。实验结果表明:与LDPE相比,SiO2/LDPE复合材料和MMT/LDPE复合材料的热刺激电流峰峰值、峰宽以及峰面积都显著增大。此外,SiO2/LDPE复合材料在90°C附近出现另一个热刺激电流峰,说明纳米SiO2/LDPE复合材料中引入了深陷阱。SiO2/LDPE复合材料、MMT/LDPE复合材料和MMT/SiO2/LDPE多元复合材料都显示了不同程度的松弛极化和损耗的特征,且SiO2/LDPE复合材料和MMT/SiO2/LDPE多元复合材料的直流阈值场强和交流击穿场强都高于LDPE和MMT/LDPE复合材料。基于聚合物及其复合材料的聚集态结构与介电性能的相关性原理,分析可得:SiO2/LDPE复合材料和MMT/SiO2/LDPE多元复合材料中纳米SiO2颗粒异性成核形成的大量致密微晶结构,引入了更多的晶区/非晶区界面及界面结构陷阱。纳米SiO2颗粒/LDPE基体的界面电荷层,不仅影响了复合电介质的低频极化行为,而且影响载流子的定向迁移,这是导致其表现出松弛极化特性和直流阈值电场提高以及交流击穿场强提高的微观机制。而MMT/LDPE复合材料中,通过MMT片层对分子链段运动的阻碍效应,进而影响MMT/LDPE复合材料中陷阱特性、载流子迁移过程和宽频极化行为。