薄膜电容器是现代电力装置与电子设备的核心电子元件, 受限于薄膜介质材料的介电常数偏低, 当前薄膜电容器难以获得高储能密度(指有效储能密度, 即可释放电能密度), 从而导致薄膜电容器体积偏大, 应用成本过高。将具有高击穿场强的聚合物与高介电常数的纳米陶瓷颗粒复合, 制备聚合物/陶瓷复合电介质, 是实现薄膜电容器高储能密度的有效策略。对于单层结构的0-3型聚合物/陶瓷复合电介质, 其介电常数与击穿场强难以同时获得有效提升, 限制了储能密度的进一步提高。为了解决此矛盾, 研究者们叠加组合高介电常数的复合膜与高击穿场强的复合膜, 制备了2-2型多层复合电介质, 能够协同调控极化强度与击穿场强来获取高储能密度。研究表明, 调控多层复合电介质的介观结构与微观结构, 可以实现优化电场分布、协同调控介电常数与击穿场强等目标。本文综述了近年来包括陶瓷/聚合物和全有机聚合物在内的多层聚合物基复合电介质的研究进展，重点阐述了多层结构调控策略对储能性能的提升作用，总结了聚合物基多层复合电介质的储能性能增强机制, 并讨论了当前多层复合电介质面临的挑战和发展方向。

百kV/cm高场强纳秒脉冲条件下，采用J. C. Martin经验公式估算SF₆气体击穿场强时，估算值与实验结果差异显著。为了进一步指导高场强脉冲气体开关设计，为开关工作状态调节提供依据，借鉴经典击穿场强经验公式形式建立了百kV/cm场强下SF₆气体开关纳秒脉冲击穿场强和时延与实验参数之间的关系，基于实验数据拟合形成了修正系数的击穿场强和时延经验公式。研究表明，百kV/cm场强和纳秒脉冲条件下脉冲电压斜率对开关击穿特性有重要影响，击穿场强与击穿时延相互关联。百ns至μs脉冲与几十ns脉冲气体放电机理的区别引起放电过程中击穿时延组成发生变化，导致了经典击穿场强经验公式估算值与实验结果的显著差异。修正系数的击穿经验公式可为电磁脉冲模拟器输出开关提供更为精确的工程设计依据。

研究电极结构、SiC与电极连接结构对界面场强的影响，通过电极边缘以及SiC晶体结构的优化降低界面处的电场增强，并通过高压试验测试优化电极结构的击穿电压。结果表明，优化电极倒角以及SiC晶体与电极的界面下埋可有效降低电场增强，在电极为圆倒角及界面使用焊料连接的结构下，使用介质环的器件在电压22 kV时击穿。

利用自行研制的纳秒脉冲实验平台（输出脉冲前沿30 ns，半宽百纳秒）和标准介电强度测试仪，对变压器油、甘油、去离子水、Galden HT200四种液体绝缘介质在直流与纳秒脉冲下的击穿特性进行了实验研究与结果比对，结果表明：在直流与纳秒脉冲下，Galden HT200均具有最高的击穿场强，且两种情况下均比变压器油高出40%以上；纳秒脉冲下，Galden HT200与变压器油的击穿场强均提高6.5～7倍，Galden HT200击穿过程耗时最短（ns量级），其次是变压器油（20 ns），然后依次为甘油（45 ns）和去离子水（70 ns）；多次放电后，粘度系数最大的甘油更易在电极间隙处聚集碳化放电产物，粘度系数较小的Galden HT200和去离子水则无明显痕迹，但二者放电过程会产生明显的冲击波，多次放电后易造成间隙电极松动。