本发明公开了一种改性核壳型氧化铝、聚氨酯复合材料及制备方法和应用，改性核壳型氧化铝，由氧化铝颗粒和包裹在其外的聚氨酯构成，聚氨酯复合材料是以包括多元醇混合物、改性核壳型氧化铝和异氰酸酯为原料制备的，其耐热性在180℃环境下热处理6h，抗拉强度和撕裂强度保持率达到70％以上，可应用于汽车发动机盖板。本发明在聚氨酯微孔弹性体中引入了表面改性的核壳型球型氧化铝，很好地解决了颗粒填料与聚氨酯原液相容性、分散性的问题，也柔化了球型氧化铝坚硬的表面，大幅增加了材料基体的热分解温度，从而保护聚氨酯本体，延长产品在高温环境下的使用寿命。