李兆彤 李 龙 王在铎 杨云华

（1 航天材料及工艺研究所，先进功能复合材料技术重点实验室，北京 100076）

（2 海装驻北京地区第一军事代表室，北京 100076）

文 摘 为了研究碳纤维表面特征与碳/环氧复合材料界面剪切强度的定量关系。采用扫描电子显微镜、比表面积分析仪、X射线光电子能谱仪对T800级碳纤维表面形貌、比表面积和表面化学特征进行了测试表征，并使用微珠脱粘法测试了复合材料的界面剪切强度（IFSS）。基于碳纤维比表面积测试结果，引入真实界面面积的概念，重点分析了界面面积和化学特征对IFSS的影响机理和规律。结果表明，不同表面状态的T800级碳纤维比表面积存在明显差异，两种除浆工艺处理的碳纤维比表面积相差25.4%。消除界面面积影响的真实界面剪切强度（IFSS’）与碳纤维表面氧碳比呈现出较好的线性相关性，R2达到了0.94。反映出提高碳纤维比表面积和表面氧碳比是改善复合材料界面性能的有效手段；同时，也为定量研究碳纤维表面物理和化学特征对复合材料界面性能的影响提供了一种新的分析思路。

0 引言

碳纤维具有优异的比强度和比模量以及良好的耐热性、导热性和导电性，被广泛用作复合材料增强体［1-2］。碳纤维作为树脂基结构复合材料增强体时，与树脂之间的界面结合强度是影响复合材料力学性能的关键因素之一。因此，界面设计及改性是碳纤维复合材料领域的一个重要研究方向。大量研究表明，碳纤维表面沟槽、表面官能团种类与含量以及树脂对碳纤维的浸润性，是影响碳纤维与环氧树脂间的界面结合强度的主要因素［3-6］。……