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环氧树脂（Epoxy resin,EP）复合材料由于其优异的机械性能及突出的结构可设计性成为航空、军工等高科技领域中至关重要的材料。然而,环氧树脂固化后因韧性差、冲击强度降低,难以适应不断发展的工程技术的要求。在环氧树脂中加入纳米填料来改善其机械性能的一种常见的途径,但是目前环氧树脂改性仍存在增韧时强度下降的问题,因此开发新型纳米填料改善环氧树脂具有重要意义。本文选择了具有的大量活泼官能团的氧化石墨烯（Graphene oxide,GO）与表面含有丰富的硅羟基的硅聚物（Silicon polymer,Psol）,设计构建硅聚物/氧化石墨烯（Psol/GO）纳米填料,并研究其增强增韧环氧树脂、碳纤维/环氧复合材料（CF/EP）以及玻璃纤维/环氧复合材料（GF/EP）的力学性能。研究的主要内容和结果如下:（1）利用纳米二氧化硅制备硅聚物,并采用改性的Hummers法制备GO,通过化学结合的方式使Psol固载到GO上得到硅聚物氧化石墨烯,并通过FE-SEM、FT-IR等测试方法对其进行表征。将Psol/GO作为纳米填料改性EP,考察不同配比的Psol/GO对EP力学性能的影响,并分析其微观形貌及增强机理。结果表明,硅聚物与氧化石墨烯比例为1:0.2的Psol/GO可使EP的拉伸强度升高至63.84 MPa,硅聚物与氧化石墨烯比例为2:0.2纳米填料使EP的冲击强度达到4.49 k J/m~2。Psol/GO主要是通过增强环氧树脂基体从而实现对复合材料力学性能的增强。除此之外,复合材料的玻璃化转变温度略微提升。（2）将Psol/GO作为增强填料改性CF/EP复合材料中,研究了不同配比Psol/GO对CF/EP复合材料力学性能的影响,系统地分析了复合材料的断面结构和增强机理。结果表明硅聚物与氧化石墨烯比例为1:0.1时可使CF/EP复合材料的层间剪切强度升高至68.22 MPa提高了13.32%;其比例为1:0.05的Psol/GO/CF/EP复合材料的弯曲强度提高至817.24 MPa提高了14.26%;比例为2:0.1的Psol/GO/CF/EP复合材料的拉伸强度为690.95 MPa提高了13.51%,比例为1:0.1的Psol/GO/CF/EP复合材料的冲击强度为95.71 k J/m~2提高了17.54%。同时,适宜含量的Psol/GO可使复合材料的耐热性略微提高。Psol/GO主要通过参与到EP的固化反应中增强基体的力学性能,同时进入CF织物的孔隙使CF与EP之间的界面粘结性提高,从而实现了对CF/EP复合材料的力学性能的增强。（3）将Psol/GO作为增强填料改性GF/EP复合材料,研究不同配比的Psol/GO对GF/EP复合材料力学性能的影响,结合复合材料的断面结构剖析其增强机理。结果表明,硅聚物与氧化石墨烯比例为1:0.1的Psol/GO/GF/EP复合材料的力学性能最好,其层间剪切强度为43.26 MPa,弯曲强度为526.22 MPa,拉伸强度为552.48 MPa,冲击强度可达165.92 k J/m~2,分别提高了13.19%、33.12%、35.32%、16.95%。同时,适宜含量的Psol/GO可使复合材料的耐热性提高。Psol/GO通过与环氧树脂的相互作用从而使基体的力学性能提高,同时Psol/GO和GF相互连接,在纤维和树脂基体形成化学键,从而显著增强了GF/EP复合材料的力学性能。