本发明属于油气分离复合薄膜制备技术领域，具体涉及一种具有高耐久性和高气体渗透率的复合薄膜及其制备方法。该复合薄膜包括α-Al2O3中空纤维基材，改质所述α-Al2O3中空纤维基材的γ-Al2O3中间层和包覆所述γ-Al2O3中间层的聚四氟乙烯膜。通过调整原料配比和工艺条件，得到高耐久性和高气体渗透率复合薄膜。该复合薄膜可以使溶解在油中的气体更快的分离出来，缩短变压器的检测时间，当复合薄膜渗透端的体积为5.4mL时，气体平衡时间可缩短为1h，检测时间缩短至1h，同时其使用寿命至少为1000h。目前该复合薄膜主要应用于变压器油中气体的萃取，经过对萃取的气体进行分析，可以将分析结果作为变压器检测与维护的指标参数。