碳纳米管(CNTs)、多层石墨烯片(MGPs)具有优异的力学性能、化学稳定性、电性能及热学性能,是复合材料的优秀改性剂和理想的功能增强材料。环氧树脂(EP)具有很强的粘结力和很好的综合机械性能,但是环氧树脂交联固化后质脆,耐冲击和抗应力开裂的能力较差,在环氧树脂中引入纳米粒子进行改性被证明是一种十分有效的方法。本文通过对碳纳米管和石墨烯片改性,并加入环氧树脂中,借助于溶液混合和熔体混合方法,制备出CNTs/MGPs/EP复合材料；借助于Raman、FT-IR、TGA等表征手段,对CNTs、MGPs的改性效果进行了表征,通过对复合材料的力学性能、导热性能和导电性能测试,对改性增强效果进行了评价,并对MGPs参杂改性增强机理进行了研究。本文共得出以下几点结论：(1)改性CNTs对环氧树脂具有良好的增强改性效果,尤其是改性石墨烯片的加入,有效的促进了CNTs在EP中的分散,进一步提高了对EP的增强效果,添加1wt%M-CNTs,抗拉强度提高了33.3%,断裂伸长率提高了47.1%；同时,还提高了材料的热稳定性能和导热性能,研究表明导热性能提高了20%。(2)建立了MGPs和CNTs掺杂改性模型,提出了一维、二维碳纳米材料的相互掺杂作用,有效地防止了其在树脂基体中的二次团聚,促进了纳米填料的均匀分散,提高了改性效果。研究结果表明,采用CNTs和MGPS共同参杂EP比纯EP的抗拉强度提高37.8%,断裂伸长率提高了67.6%；导热性能提高了22.3%。(3)TEM、Raman、FT-IR、TGA等表征结果表明,混酸氧化法对CNTs进行化学改性,在其表面成功接枝了羧基、羟基等含氧基团,有效地促进了填料在树脂中的分散以及和树脂之间的结合力,提高了填充改性增强效果。