环氧树脂（Epoxy,EP）是一类性能优良的热固性树脂,近年来,利用无机纳米材料对环氧树脂改性一直是研究的热点。氧化石墨烯（Graphene Oxide,GO）具有丰富的官能团且制备工艺简单,在聚合物纳米复合材料的研究领域引起高度重视。经过功能化的GO能与EP形成更强的界面作用,提高EP复合材料的性能。将GO和Al₂O₃共同引入到环氧树脂中,结合二者的优异性能,可以获得综合性能更为优异的三相复合材料,拓展了环氧树脂的应用领域。本文研究了一种Al₂O₃与功能化的GO共同改性EP的新方法。采用改进的Hummers法制备GO,采用水热法制备片状Al₂O₃（sAl₂O₃）和棒状Al₂O₃（rAl₂O₃）。采用KH560、sAl₂O₃和rAl₂O₃分别对GO进行改性后与EP复合,制备sAl₂O₃/EP、GO/EP和GO/Al₂O₃/EP复合材料。表征了GO、Al₂O₃和GO-Al₂O₃形貌、结构及其与EP复合材料的形貌和性能,研究不同改性方法及GO的填充量对EP复合材料介电性能、力学性能和热稳定性的影响。结果表明:加入GO提高了EP的力学性能。在GO的填充量为0.7 wt%时,GO/EP复合材料的冲击强度为12.17 kJ·m^-2,是纯EP的2.4倍;GO与Al₂O₃对EP的共同改性进一步提高了EP的力学性能,0.7 wt%GO/3 wt%sAl₂O₃/EP三相复合材料的冲击强度为28.67 kJ·m^-2,是纯EP的5.74倍。sAl₂O₃与GO的良好相互作用,及片层结构对应力有效的传递,提高了EP的力学性能。加入GO提高了EP的介电强度。在GO的填充量为0.5 wt%时,GO/EP复合材料的介电强度为19.32 kV/mm,是纯EP的1.14倍;GO与Al₂O₃对EP的共同改性进一步提高了EP的介电强度。0.5 wt%GO/3 wt%Al₂O₃/EP三相复合材料的介电强度为24.47 kV/mm,是纯EP的1.45倍。GO/sAl₂O₃/EP三相复合材料的热稳定性比纯EP略有降低,然而仍满足该材料的应用领域。