本发明公开了一种改性钛酸铜钙纳米纤维作为介电填料在制备介电复合材料中的应用，其中，使表面羟基化改性的钛酸铜钙纳米纤维与含有端氨基的烷氧基硅烷反应，生成氨基化钛酸铜钙纳米纤维，再与特定双马来酰亚胺、特定二氨基二苯醚混合，在加热条件下发生反应，生成改性钛酸铜钙纳米纤维；本发明的改性钛酸铜钙纳米纤维可以在聚醚酰亚胺中具有优异的分散性，可以有效增强界面极化，还能显著改善介电复合材料的击穿强度，降低介电损耗，克服现有技术中添加钛酸铜钙颗粒材料后存在的顾此失彼的问题，适于开发具有优异综合介电性能的复合电介质材料。