作为热固性高分子材料，环氧树脂以其优异的性能而被广泛应用于航天、核能、超导及摩擦磨损等领域。虽然环氧树脂综合性能优异，但纯环氧树脂一般具有较高的交联密度，即使在室温(RT)环境下应用，也存在着质脆、韧性低、抗冲击性能差和耐磨性差等缺点。如果在低温(77 K或以下)环境中应用，环氧树脂将变得更加质脆。本论文工作以改善环氧树脂体系的低温力学性能和耐磨性能为目的，分别以石墨烯、氧化石墨烯(GO)及它们与多壁碳纳米管(MWCNTs)的混杂填料对环氧体系进行改性，然后系统地研究了不同碳纳米填料对于改性环氧树脂体系力学性能、特别是低温力学性能、玻璃化温度以及摩擦磨损性能的影响。此外，采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)分别对于体系的断口微观形貌以及纳米填料在树脂中的分散情况进行了分析，并且初步探讨了纳米填料对于环氧树脂低温力学性能和摩擦磨损性能的影响机理。　　 研究结果表明，在双酚A型环氧树脂(DGEBA/DETDA)体系中，加入0.1wt％石墨烯能有效改善环氧树脂体系在RT和77 K下的力学性能(拉伸强度、杨氏模量和冲击强度)；并且在77 K下，石墨烯对环氧树脂拉伸强度的改性效果更加明显。通过对试样断面微观形貌的分析，发现在77 K下石墨烯与环氧树脂的界面结合更好，从而解释了为什么77K下改性体系具有更高的力学性能。基于前期研究工作，当MWCNTs恒定为最佳含量0.5 phr时，以石墨烯和MWCNTs同时改性环氧树脂，在适当石墨烯含量时环氧树脂体系的力学性能获得最佳值，主要是由于石墨烯的加入有助于MWCNTs在环氧树脂中的分散。在DGEBA/DETDA环氧树脂体系中，加入GO能有效提高环氧树脂的摩擦磨损性能。GO的红外光谱分析表明GO表面有很多反应性官能团，如：环氧基团、羟基和羧基等，这直接导致了GO与环氧树脂有良好的界面结合。研究结果还表明，MWCNTs和GO能协同增强环氧树脂的摩擦磨损性能。主要是由于GO的加入，能阻隔MWCNTs的团聚，使得MWCNTs在树脂中的分散程度提高。