碳纤维与树脂基体间热膨胀系数差异大和树脂强度低、脆性大的弱点,是造成航天复合材料低温燃料贮箱失效的一个主要原因,威胁航天器的安全。因而,急需为复合材料贮箱研发同时具有高强度、高韧性和低热膨胀系数的基体材料。考虑到氧化石墨烯（GO）具有高强度、低热膨胀系数和表面具有活性含氧基团等优点,本研究提出开发新型改性GO增强环氧树脂体系。在传统的GO-环氧树脂体系中,通常通过在GO表面接枝活性基团使其与环氧树脂间形成高强度的刚性界面;或者通过在GO表面接枝柔性高分子链使其与环氧树脂间形成柔性界面。前一种界面具有高的应力传递效率,有利于提高复合体系的强度,但对其韧性提高有限。后一种界面可通过非弹性变形来更好地韧化复合体系,但界面应力传递效率低,对复合体系强度的提高不利。基于此,本研究将弥散强化和柔性界面韧化理论相结合,在GO和树脂基体之间创造性地设计了具有复合效应、刚柔并济的无机纳米颗粒弥散强化柔性界面,以期实现柔性界面物质与刚性颗粒的优势互补,使界面层既可以通过一定量的非弹性变形来实现韧化,又能通过弥散颗粒限制柔性界面物质产生过大的非弹性变形而保持高效的应力传递效率,从而实现同时提高氧化石墨烯-环氧树脂复合体系的强度和韧性,降低其热膨胀系数的目标。本研究采用化学接枝法将柔性不同的两种聚醚胺（PEA）高分子D230和D2000接枝到GO表面,再将纳米Si O2颗粒接枝到聚醚胺上,最后将经此改性的GO与环氧树脂复合,得到f-Si O2-D2000-GO-环氧树脂复合材料。并将它们的结构与性能与纯环氧树脂以及PEA-GO（D230-GO和D2000-GO）增强的环氧树脂进行了对比。研究发现,相比于PEA-GO,f-Si O2-PEA-GO在环氧树脂基体中团聚更少,表现出了更好的分散性。相比于纯环氧树脂,D230-GO-环氧树脂与D2000-GO-环氧树脂复合材料的拉伸强度分别提高了47.25%和37.55%左右,断裂韧性分别提高了22.35%和25.88%左右。相比于PEA-GO-环氧树脂复合材料,f-Si O2-PEA-GO-环氧树脂复合材料展示出了更高的拉伸强度和断裂韧性;而f-Si O2-D2000-GO-环氧树脂复合材料的综合强度和韧性指标明显优于f-Si O2-D230-GO-环氧树脂复合材料。f-Si O2-PEA-GO-环氧树脂复合材料的力学性能也会受改性GO表面接枝的纳米粒子含量（以GO:f-Si O2质量比来表示）影响。在这些复合材料中,f-Si O2-D2000-GO-环氧树脂基复合材料（GO:f-Si O2=2:1）的拉伸强度最高,比纯环氧树脂提高了75.41%左右。f-Si O2-D2000-GO-环氧树脂基复合材料（GO:f-Si O2=3:1）的断裂韧性最高,比纯环氧树脂提高了106%左右。相比于D2000-GO,f-Si O2-D2000-GO能够更有效地降低树脂基体的热膨胀系数。在-180℃条件下,f-Si O2-D2000-GO复合材料的热膨胀系数相较于D2000-GO复合材料低了大约15.56%左右,相比于纯树脂复合材料热膨胀系数下降了20.93%左右。此外,本文也对改性GO对环氧树脂的强韧化机制进行了研究。本文的研究成果可以推动氧化石墨烯-树脂体系的界面调控技术和理论的发展,为高强、高韧、低热膨胀的氧化石墨烯增强树脂基复合材料的设计和制备提供理论指导,对树脂基复合材料在低温燃料贮箱领域的应用具有促进作用。