碳纤维/环氧树脂复合材料在运动器材、航空航天、国防军工等领域有广阔的应用前景。为了提高该类复合材料的韧性和强度，本论文采用碳纳米管和纳米SiO<,2>粒子对其进行改性研究。 为了优选出适用的纳米增强剂，本论文首先采用三辊研磨、高速搅拌和超声波相结合的方法，将纳米粒子分散于环氧树脂中，再经程序固化，制备纳米粒子／环氧树脂浇铸体，并对其力学性能进行测试。实验中，预选的纳米增强剂包括三种碳纳米管(CNT-L、CNT-S和Aligned Aligned-CNT)和五种纳米SiO<,2>粒子(SP1-5502、SP1-5702、A200、HL200和HB215)。通过研究发现，长型碳纳米管(CNT-L)对环氧树脂的综合改性效果优于短型碳纳米管(CNT-S)和取向行碳纳米管(Aligned-CNT)；经SP1-5702改性后的环氧树脂具有最好的冲击性能，而经A200和HB215改性后的环氧树脂具有较好的弯曲模量和冲击强度。在此基础上，采用非等温DSC法研究了纳米增强剂对环氧树脂固化动力学的影响，确定了有关固化工艺。 将优选出的CNT-L和纳米SiO<,2>粒子，配制成树脂分散液，结合实际生产工艺，制备了纳米改性碳纤维/环氧树脂复合材料，并对其层间剪切性能和抗弯曲性能进行测试。结果发现，型号为HB215的纳米SiO<,2>粒子对碳纤维/环氧树脂复合材料的改性效果最好，3﹪的添加量可以提高6﹪以上的层间剪切强度。进一步性能测试结果表明，3﹪HB215可以使碳纤维/环氧树脂复合材料的冲击强度提高10﹪，Tg提高9℃，复合材料中树脂与碳纤维的粘结性得到加强。将含3﹪HB215的碳纤维/环氧树脂复合材料制成中空管件和自行车前叉进行前叉性能测试，结果发现，中空管件承受压向负荷的能力和刚性得到了提高；前叉的受压刚性性能、抗负荷破坏性能和抗冲击性能良好，其中，各向压向刚性衰减比得到了明显的改善。采用透射电镜研究了HB215在树脂液中的分散稳定性，发现其储存稳定期可达两周以上，能够满足工业上的应用要求。