随着新型电力系统电压等级的不断提升，高压电气设备的绝缘防护日益关键。芳纶纸凭借其优异的机械性能、绝缘性和阻燃性，已成为变压器中油纸绝缘体系的核心材料。然而，国产芳纶纸质量参差不齐，且其本征低导热性制约了在大容量设备中的应用。本文旨在协同提升间位芳纶纸的绝缘与导热性能，为高性能电工绝缘材料开发提供理论依据与实践指导。
  首先，探究了短切纤维与沉析纤维质量配比对成纸性能的影响。研究发现，当两者配比为3:7时，纤维间形成高度有序的“交联层状”结构，显著强化了基体。该配比下芳纶纸的油中击穿强度达180.9 kV/mm，同时表现出最高的陷阱深度和最低的电导率。结合分子动力学与相场法模拟，从微观和介观尺度揭示了纤维界面相互作用及层状结构对机械性能和击穿强度的增强机制，确立了最优基础配比。为提升击穿强度，提出了基于界面陷阱调控的改性策略。选取宽禁带半导体TiO₂为填料，通过APTES硅烷偶联剂表面接枝构建“核壳”结构（A-TiO₂），实现填料的“极性反转”，增强了与纤维的静电组装。当A-TiO₂掺杂量为3 wt%时，改性芳纶纸的油中击穿强度高达330.5 kV/mm，较纯纸提升57.4%。密度泛函理论分析表明，芳纶与TiO₂的能带对齐在界面处形成了1.48 eV的高能垒电子陷阱；同时，APTES修饰在TiO₂禁带中靠近价带侧0.4 eV处引入了空穴陷阱。通过“电子-空穴双陷阱”协同调控，大幅抑制了载流子迁移，实现了低含量掺杂下的绝缘性能跃升。为解决导热瓶颈，采用一维AlN和二维BN填料进行复配改性。研究表明，当AlN/BN复配比例为3:7时，击穿强度达最大值，较纯样提升66.1%，电导率降至最低；而当比例为7:3时，面外热导率最优，达0.481 W/(m·K)，较纯样提升了213.5%。这归因于高横纵比的BN与球形AlN相互桥接，构建了丰富的导热网络。第一性原理分析发现，AlN、BN与芳纶基体间形成了“阶梯陷阱”能带排列，诱导电子逐层入陷，在提升导热的同时进一步抑制了电导，实现了导热与绝缘的协同优化。针对导热绝缘同步提升难题，通过分子模拟筛选出功能化碳基填料。研究表明，羧基化碳纳米管掺杂在提升热力学性能的同时，功能化调控了碳原子轨道杂化，使其由高导向高绝缘演化。而功能化石墨烯的二维片层结构在保持高绝缘基础上，将“线性”导热转化为“网状”路径，显著提升了热导率。结合分子动力学和密度泛函理论，阐明了功能化碳材料分子结构对复合体系性能的提升机制，为协同增强芳纶纸导热绝缘性能提供了新思路。
  本研究从纤维配比优化、界面陷阱调控、填料复配到碳基材料设计，系统地探索了间位芳纶纸绝缘与导热性能的协同提升路径。

电气设备；间位芳纶纸；击穿强度；热导率；复合改性