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聚酰亚胺是一类主链上含有酰亚胺环的新一代耐高温、高强度、高模量的高性能聚合物材料。利用具有特殊物理、化学性能的纳米级无机粒子增强聚酰亚胺，能够使聚合物纳米复合材料在保持原有的耐高温、高强度和高模量性能的同时，赋予其新的功能化，得到综合性能更为优异的聚合物纳米复合材料。 本论文以具有独特性能的纳米粒子（石墨烯、碳纳米管和四氧化三铁）作为功能化填料，力学和热学性能优异的聚酰亚胺作为基体，通过原位聚合法制备纳米复合材料来进一步提高聚合物的性能，赋予其优异的介电性能和导电性能，实现聚酰亚胺材料的结构功能一体化，拓宽应用范围。主要研究结果如下: 1.采用原位聚合法成功制备了胺基功能化羧基化氧化石墨烯(PPD-CFGO)/聚酰亚胺(PI)纳米复合材料。通过对GO进行羧基化改性和氨基化改性，大大提高了石墨烯片层在有机溶剂中的分散性，从而获得PPD-CFGO在聚酰亚胺基体中分散均匀的复合材料。 研究发现: 1）当PPD-CFGO含量达到4wt％时，PPD-CFGO/PI复合材料质量损失5％时的温度为602℃，拉伸强度为848±9.3MPa、拉伸模量为21.7±0.12GPa; 2）PPD-CFGO纳米粒子的引入明显的提升了复合材料的介电常数。4wt％ PPD-CFGO/PI纳米复合材料的介电常数达到36.9，是纯聚酰亚胺介电常数的10.25倍。 2.采用溶剂热法、水热法和氨基化改性成功制备了壳核结构的Fe3O4@C-NH2纳米粒子，可以在有机溶剂中长时间稳定分散。通过原位聚合法将Fe3O4@C-NH2纳米粒子引入到聚酰亚胺基体中，成功获得Fe3O4@C-NH2/PI纳米复合材料。研究发现: 1）通过原位聚合成功的将Fe3O4@C-NH2纳米粒子均匀地分散到聚酰亚胺基体中; 2）当Fe3O4@C-NH2纳米粒子添加量达到1.13 vol％时，复合材料质量损失5％时的温度为522.5℃、拉伸强度为92±8.2 MPa、拉伸模量为0.5±0.08 GPa，具有良好的力学性能和热性能; 3）随着Fe3O4@C-NH2纳米粒子添加量的增加，复合材料的介电常数会逐渐增大。1.13 vol％ Fe3O4@C-NH2/PI纳米复合材料的介电常数达到58.6，是纯聚酰亚胺介电常数的20倍左右。 3.采用原位聚合法分别制备了胺基功能化氧化石墨烯(PPD-GO)/聚酰亚胺(PI)和胺基功能化改性碳纳米管(PPD-MWCNT-COOH)/聚酰亚胺(PI)纳米复合材料。对其进行了胺基功能化改性，从而提高纳米粒子的分散性。采用FT-IR、XRD、SEM、TEM等手段进行结构表征。 研究发现: 1）纳米粒子含量达到2 wt％时，PPD-GO/PI和PPD-MWCNT-COOH复合材料质量损失5％时的温度分别为616℃和611℃，拉伸强度分别为435±14.9MPa和372±12.7Mpa、拉伸模量分别为4.9±0.28GPa和3.8±0.23GPa; 2)PPD-GO和PPD-MWCNT-COOH纳米粒子的引入能明显地提升复合材料的导电性能，2 wt％ PPD-GO/PI和PPD-MWCNT-COOH/PI纳米复合材料的电导率分别达到1.23×10-3S/m和7.93 S/m。 4.通过原位聚合法制备了胺基功能化GO/MWCNT-COOH(PPD-(GO/MWCNT-COOH))/聚酰亚胺(PI)纳米复合材料并研究了其导电性能。由于将具有3D“网络穿插结构”的PPD-(GO/MWCNT-COOH)纳米粒子引入到PI基体中，使得PPD-(GO/MWCNT-COOH)/PI纳米复合材料具有优异的机械性能和热稳定性能。纳米粒子含量达到2wt％时，PPD-(GO/MWCNT-COOH)/PI纳米复合材料质量损失5％时的温度为623℃，拉伸强度分别为462±12.9MPa、拉伸模量分别为4.9±0.26GPa。同时随着纳米粒子添加量的增加，复合材料的电导率会逐渐增大，2 wt％PPD-(GO/MWCNT-COOH)/PI纳米复合材料的电导率分别达到7.3×10-1 S/m。