碳纳米材料的低密度、高比表面积和优异的机械、热、电性能给复合材料带来了高比强度、高导热导电等多功能特性。其中以石墨烯和氧化石墨烯为代表的二维碳纳米复合材料,因比表面积大、可加工性好和低掺量下可实现较大性能提升等优势成为新型轻质高强材料的理想选择。但大量研究表明,石墨烯和氧化石墨烯在与树脂结合的过程中存在不易均匀分散和混乱排列等问题,使复合后材料的性能改善远低于理论预测值。本文以解决氧化石墨烯在树脂中的分散及有序排布问题为目标,用构建氧化石墨烯三维骨架的方法,阻止氧化石墨烯层片重叠,结合超声分散实现了氧化石墨烯在环氧树脂和双马树脂基体中的均匀分布。并通过拉压弯力学测试探究了氧化石墨烯对复合材料的力学性能影响规律,结合微观形貌阐述了氧化石墨烯对复合材料的增强机制。在此基础上,为充分发挥氧化石墨烯力学增强效果,本文尝试了多种让氧化石墨烯在树脂中取向排布的处理方案,并探究了不同处理方式对氧化石墨烯有序化程度和复合材料力学性能的影响规律,最终实现了低掺量比下有序度高缺陷少的稳定工艺,使不同共混比例下定向氧化石墨烯/树脂复合材料的力学性能均得到二次提高。具体数据内容陈列如下。在均匀分散的前提下,不同掺比下氧化石墨烯对各树脂体系的力学性能均有增强。其中低粘度A型环氧树脂、TDE-85环氧树脂和双马树脂分别在0.3wt%、0.1wt%和0.7wt%氧化石墨烯掺量下获得最佳力学性能,三点弯强度相比纯树脂分别提高24.7%、259%和51.9%。同时氧化石墨烯的引入也提升了双马树脂的耐热性,相比纯树脂玻璃化转变温度和热分解温度分别提升6.5℃和15℃。经过有序工艺探索,确立了薄层折叠法为最佳工艺,并借助力学和扫描表征手段确定了折叠过程的最佳循环次数,用此法制备出低掺量定向氧化石墨烯/树脂复合材料的力学性能均高于未处理材料。其中以0.1wt%氧化石墨烯增强双马树脂获得的增强效果最为显著,有序化后拉伸和三点弯强度相比同比例无定向时分别提高76.4%和22.9%,相比纯树脂分别提高120.1%和54.7%。扫描结果也表明,有序处理后氧化石墨烯拔出片的走向和裂纹扩展轨迹均呈现一定趋势,表现出有序性。此外,本文还分析了氧化石墨烯在树脂中的增强机理及其有序度对增强机制的影响,探究发现增强机理主要为氧化石墨烯片层拔出、界面解离、氧化石墨烯片层周围孔隙生长阻止裂纹扩张以及片层桥连,但每种机制的增强效果取决于氧化石墨烯排列情况,其中垂直于裂纹扩展面排列的氧化石墨烯对基体的有效增强效果最大。