碳纖維(CF)作為一種低密度、高強度、高模量比的纖維材料，具有良好的耐磨性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性和耐酸堿性，已成為一種極具發(fā)展?jié)摿蛷V闊應用前景的增強材料。

由于碳纖維表面惰性，復合材料中碳纖維和基體材料間應力載荷無法有效傳遞，直接影響其性能發(fā)揮，限制其規(guī)?；瘧?，所以要對碳纖維進行表面處理。通過表面改性技術(shù)來提高碳纖維的表面活性，強化碳纖維與基體材料之間的界面性能，改善了其與基體的粘結(jié)效果，從而提高纖維材料在工業(yè)應用中的價值。

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涂層法

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涂層法，是指在碳纖維表面涂覆一層聚合物、金屬粒子或無機非金屬及其復合物，目的是改變碳纖維的表面潤濕性，增加聚合物基體和碳纖維的相容性。表面涂層處理不僅參與形成纖維/基體間的界面相，減小復合材料制造過程中纖維/基體間的熱殘余應力，而且可以減小應力集中，使纖維表面性能平均化。

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等離子處理

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等離子噴涂過程是一個高速碰撞沉積，將熔融或者半熔融狀態(tài)的材料噴涂到經(jīng)過預處理的基體上形成涂層的過程。等離子處理具有操作簡單、工藝環(huán)保、對原絲的性能和力學強度破壞性小等優(yōu)點，已成為應用較廣的一種研究方法。

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氣相氧化法

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氣相氧化法是采用熱空氣、氧氣(O2)、二氧化碳(CO2)、臭氧(O3)等氣體為介質(zhì)對CF進行氧化處理，處理后CF比表面積和表面粗糙度增加，表面含氧官能團的種類和數(shù)量也有所增加，從而提高CF增強復合材料的綜合力學性能。

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液相氧化法

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液相氧化法是以濃硝酸、濃硫酸、過氧化氫等氧化劑與CF長時間接觸，在纖維表面形成羧基、羥基等基團，增強與樹脂的結(jié)合力。

電化學氧化法

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電化學氧化是利用CF的導電性能，以CF為陽極，石墨、銅板或鎳板等為陰極，在直流電場的作用下，以不同的酸堿鹽的溶液作為電解液，對CF進行表面處理的方法。表面電化學氧化處理的作用為逐層氧化刻蝕與官能團變化的復合作用過程。

表面接枝法

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表面接枝法是將碳纖維置于活性單體氛圍中，在引發(fā)劑作用下，單體與纖維上的活性基團或邊緣碳原子進行化合反應。

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能量束處理法

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利用能量束掃描過程中材料自身的組織結(jié)構(gòu)變化或引入其他材料實現(xiàn)表面性能的改善。纖維在能量束的照射下會使表面粗化，改善與基體的粘附力。

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稀土處理法

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由于稀土元素的化學活性再根據(jù)化學鍵理論，稀土元素可與碳纖維表面的C、O和N原子發(fā)生配位化學反應和化學配位鍵合，稀土元素中具有大量電荷，在表面處理碳纖維時，能夠吸引碳纖維碳碳鍵中的電子，導致碳碳鍵的電子元偏移，從而更容易將官能團引入碳纖維表面。

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碳纖維改性技術(shù)的關(guān)鍵在于提高碳纖維與基體的結(jié)合程度，提高復合材料的性能。而隨著環(huán)境問題的日益突出，今后碳纖維表面處理技術(shù)的低成本化、綠色化和連續(xù)生產(chǎn)化將是重點研究方向。

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