碳纖維復合材料因其優(yōu)異的力學性能和輕量化特性，在航空航天、汽車制造等領域具有廣泛應用前景，碳纖維與基體材料之間的界面結合強度直接影響復合材料的整體性能，本文綜述了碳纖維復合材料界面改性的主要研究進展，重點探討了物理改性和化學改性兩種方法，物理改性包括等離子體處理、紫外輻照和超聲波處理等，通過改變纖維表面形貌和活性來提高界面結合力；化學改性則通過氧化處理、接枝改性和涂層技術等手段，在纖維表面引入極性官能團或活性基團，增強纖維與基體的化學鍵合，還介紹了納米材料（如碳納米管、石墨烯）在界面改性中的應用，以及多尺度協(xié)同改性策略的最新研究成果，研究表明，合理的界面改性能顯著提升復合材料的層間剪切強度和抗疲勞性能，但不同改性方法的工藝成本、環(huán)境友好性和規(guī)?；a可行性仍需進一步優(yōu)化，未來研究將聚焦于綠色高效改性技術的開發(fā)及界面性能的精準調控。

碳纖維復合材料界面改性研究

界面改性的必要性

碳纖維復合材料因其優(yōu)異的力學性能和輕量化特性，在現(xiàn)代工程領域中得到了廣泛應用。然而，碳纖維表面光滑、惰性大，導致其與基體樹脂之間的界面粘結性較弱，這成為限制碳纖維復合材料性能提升的關鍵因素。界面性能直接影響著復合材料的力學性能、導電性能和耐熱性能等綜合性能。

界面改性方法

表面改性方法

表面改性方法主要包括化學方法和物理方法。化學方法通過表面處理劑的化學反應改變碳纖維表面的化學性質，提高其與基體材料的界面附著力。物理方法則利用等離子體處理、濺射和離子束輻照等手段改變碳纖維表面的形貌和結構，改善界面層的結合情況。

界面涂層方法

界面涂層方法包括有機涂層和無機涂層。有機涂層通過在碳纖維表面涂覆有機涂層，提高界面的附著力和界面層的厚度。無機涂層則通過溶膠-凝膠法、化學氣相沉積等方法在碳纖維表面涂覆無機涂層，增強界面的化學結合力和耐熱性能。

界面增強方法

界面增強方法涉及引入界面增強劑和界面粘合劑。通過向基體材料中引入納米顆粒、碳納米管等界面增強劑，可以提高碳纖維與基體材料的界面附著力和界面層的厚度。引入界面粘合劑則是在碳纖維與基體材料之間增加粘合劑，增加界面結合力。

研究進展

中國科學院寧波材料技術與工程研究所的研究團隊在碳纖維表面改性方面取得了進展。他們將氧化石墨烯引入環(huán)氧基上漿乳液中，采用浸漬法對碳纖維進行表面改性，有效調控了碳纖維復合材料的界面微觀結構，顯著改善了碳纖維復合材料的界面性能。研究結果顯示，改性后的碳纖維復合材料的界面剪切強度（IFSS）相比未上漿和未改性的碳纖維復合材料分別提高了70.9%和36.3%，且單向改性碳纖維復合材料的層間剪切強度（ILSS）和拉伸性能也有明顯提高。

展望

未來的研究將進一步優(yōu)化現(xiàn)有的界面調控方法，并開發(fā)新型界面調控方法，以實現(xiàn)碳纖維復合材料界面性能的最大化。此外，界面調控方法對碳纖維的力學性能和導電性能的影響需要進一步研究和優(yōu)化。

結論

碳纖維復合材料界面改性研究是提高其綜合性能的關鍵。通過表面改性、界面涂層和界面增強等多種方法，可以有效改善碳纖維復合材料的界面性能，從而提升其在航空航天、軍事工業(yè)、體育運動器材等領域的應用潛力。

碳纖維復合材料界面改性最新研究

碳纖維表面處理技術對比分析

碳纖維界面改性對力學性能影響

碳纖維復合材料界面剪切強度提升方法