碳纤维复合材料的表界面
碳纤维表面处理方法的探讨
碳纤维表面处理方法的探讨1 引言碳纤维在混凝土中的分散状态是碳纤维混凝土制备和应用过程中的关键问题，对其导电性能、电一力和力一电等效应具有重要的影响。
国内外学者对碳纤维的分散开展了大量研究工作，美國纽约州立大学布法罗分校的D.D.L.Chung最早采用甲基纤维素（MC）作为分散剂对纤维分散进行改善。
此外，她还提出对碳纤维进行表面改性的两种方法：一种是将碳纤维浸泡在强氧化剂溶液中或在臭氧中处理[1]，在其表面形成具有亲水性的含氧官能团；另一种方法是将碳纤维浸泡在硅烷偶联剂溶液中，在纤维表面形成硅烷涂层而提高亲水性。
孙辉、孙明清等发现在水泥浆体中掺加羧甲基纤维素钠（CMC）和硅灰能显著改善碳纤维的分散性。
王闯等[2]使用甲基纤维素（MC）、羧甲基纤维素钠（CMC）、羟乙基纤维素（HEC）3种常用分散剂后发现分散剂对短碳纤维的分散效果为HEC>CMC>MC。
2 常用表面处理方法2.1 阳极氧化法阳极氧化法，又称为电化学氧化表面处理，是以碳纤维作为电解池的阳极，石墨作为阴极，在电解水的过程中利用阳极生产的“氧”，氧化碳纤维表面的碳及其含氧官能团，将其先氧化成羟基，之后逐步氧化成酮基、羧基和二氧化碳的过程。
阳极氧化法对碳纤维的处理效果不仅与电解质的种类密切相关，并且增加电流密度与延长氧化时间是等效的。
该表面处理方法可以通过改变反应温度、电解质浓度、处理时间和电流密度等条件进行控制。
通过此方法处理后，使碳纤维表面引入各种功能基团而改善纤维的浸润和黏接等特性，显著增加碳纤维增强复合材料的力学性能。
庄毅等[3]采用碳酸氢铵为电解质，对PAN基碳纤维进行阳极氧化处理后，测试发现复合材料的层间剪切断裂转变为张力断裂，使其ILSS提高了49%。
阳极氧化法的特点是氧化反应缓和，易于控制，处理效果显著，可对氧化程度进行精确控制，目前已得到广泛应用，是目前最具有实用价值的方法之一。
但是处理后残留电解质的洗净和干燥十分繁琐，需要连续的电化学处理设备，对处理后的碳纤维进行充分的水洗、烘干，会增加处理成本。
碳纤维表面接枝聚合物及其对复合材料界面的影响
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒｃ
Ｔｈ ｒｉ ｅｍａ ｌ ｒ ｖ ｗｓｔ ｅ ｍｅｈ ｄ ｏ ａ ｂ ｎ ｆ ｅ ｕ ｆｃ ｒ ｆ ｎ ｏｙ ｒ ａｉｎ ｎ ｌｄｎ ｅａｔ ｌ ｃ ｉ ｙ ｅ ｉ ｈ ｔｏ ｆ ｒ ｏ ｉ ｒｓ ｒａ ｅｇ ａ ｔ ｇ ｐ ｌｍｅｉ ｔ ，ｉｃｕ ｉ ｎ ｅ ｃ ｂ ｉ ｚ ｏ ｇ
面的影响 。
甲基 乙烯醚一 马来酸酐 、 乙烯 丙烯共 聚物 、 烯烃一 酸酐和 双 ｎ 马来 丙酮丙烯艘胺等不饱和单体， 利用电极反应产生的自由基 ， 使单 体在碳纤维表 面发生 Ｓｒ Ｅｑ ａ ｅ ，系统研究 了利用 电化学接枝 法在碳纤 维表面 ａ４ 接枝上 ３ 一 甲基噻吩 、 咔唑共 聚物 ， 并且 采用 多种 测试 手段对 接
ＨＵＡＮＧ ｉｈ ， Ｉ Ｚ ｉｏ ｇ ＱＩ Ｊｎ ｅ Ｌ Ｎ ｈｙ ｎ ， ＡＮ ｏ Ｈａ
（ ｌ ｇ ｆＭａ ｅｉｌ Ｓ ｉｎ ｅａ ｄ Ｅｎ ｉｅ ｒ ｇ，Ｈｕ ｑａ ｉｅｓｔ Ｃｏｌ ｅｏ ｔｒａｓ ｃｅ ｃ ｎ ｇｎ ｅｉ ｅ ｎ ａ ｉｏＵｎｖ ｒｉ ｙ，Ｑｕ ｎ ｈ ｕ ３ ２ ２ ） ａ ｚ ｏ ６ ０ １
加入丙烯酸酯类 、 乙烯 、 苯 醋酸 乙烯 、 丙烯腈 、 苯乙烯一 马来酸酐 、
极氧化法 、 等离子体氧 化法 、 表面涂 层法 、 表面 净化法等 上述 的几种表面处理方法虽然可 以在一定程度上提高碳纤维 与基体 树脂的界面粘结 强度 ， 这往往 是以牺牲 复合材 料的界 面剪切 但 强度为前提的。近 ２ 年发 展起来 的在碳 纤维表 面接枝 聚合物 Ｏ 层的处理 方法 ， 通过选择性地接枝各种高 聚物 ， 实现在碳纤维表
摘要
关 键 词
综述 了碳 纤维表 面接枝 聚合物 的各种 方法， 包括 电聚合 、 电沉积 、 离子体接枝 聚合 、 等 化学接枝 聚合 等 ；
第六章复合材料表界面的分析表征
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不同处理碳纤维增强复合材料冲击 载荷与冲击时间的对应关系
A. 接枝聚丙烯酰胺碳纤维; B. 接枝聚丙烯 酸碳纤维; C. 氧等离子处理碳纤维; D. 未 处理碳纤维
氧等离子处理（曲线C）碳纤维 复合丝试样的冲击载荷曲线主 要弹性承载能U1差不多比未处 理者增加近3倍，表明基体变形 更大，也有更多的纤维发生形 变。相反塑性承载能U2却小到 可略视的地步，几乎没有什么 纤维拔出和与基体的脱粘，充 分表明了强结合的界面特征。
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碳纤维表面官能团的分析
还原剂，消除自由基，证明等 离子处理产生的大部分是游离
基，不是酚羟基
图6-25 等离子处理时间对自由基浓度的影响
在等离子处理初期，自由基浓度迅速增加，处 理5分钟后，自由基浓度增加渐趋平缓。
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图6-26 UHMWPE纤维表面活性的衰减
经等离子处理后的UHMWPE纤维暴露在空气中，表 面自由基的浓度随时间而衰减，表面活性在逐渐减小
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6.4.2 复合材料界面的动态力学分析
a-接枝玻纤 b-未接枝玻纤 涂敷聚苯乙烯树脂的玻璃纤维辫子的动态
力学扭辫曲线
曲线b在92℃处出现一个 尖锐的聚苯乙烯玻璃化转变 损耗峰，而曲线a上，在聚 苯乙烯玻璃化转变损耗峰高 温一侧还有一个小峰，一般 称为α’峰，也叫做界面峰。
界面粘结强，则试样承 受周期负荷时界面的能力损 耗大，α’峰越明显。
复合材料界面受到因 热膨胀系数不同引起 的热残余应力。热残 余应力的大小正比于 两者的热膨胀系数之 差Δα和温差ΔT， 也与基体和纤维的模 量有关。
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❖ 6.4 界面力学性能的分析表征
复合材料表面处理方法综述
复合材料表面处理方法综述专业：材料科学与工程学号：2012000186姓名：杨彪摘要：界面是复合材料极为重要的微观结构,它作为增强体与基体连接的“桥梁”，对复合材料的物理机械性能有至关重要的影响。
复合材料的界面层及其优化设计，即复合材料界面工程，是复合材料研究的一个重要领域。
界面问题，在复合材料制备中起很大的作用，界面结合的好坏，直接影响复合材料的整体性能。
现针对国内外增强树脂用玻璃纤维、碳纤维以及芳纶纤维的表面处理方法，以强调界面问题的重要性。
关键词：界面，玻璃纤维，碳纤维，芳纶纤维Abstract：The interface is the microscopic structure of the composite material is extremely important, as a "bridge" to enhance and matrix connected, have a crucial impact on the physical and mechanical properties of the composites. The composite interface layer and its optimized design, the composite interface engineering, is an important area of research in the composite. Interface problems play a significant role in the preparation of composite materials, the interface combine the good and bad, a direct impact on the overall performance of the composite material. Now for domestic and reinforced resin with glass fibers, carbon fibers and aramid fibers of the surface treatment method, emphasizing the importance of the problem of the interface. Keywords: interface, glass fiber, carbon fiber, aramid fiber1 前言界面是复合材料极为重要的微观结构，它作为增强体与基体连接的“桥梁”，对复合材料的物理机械性能有重要的影响[1]。
碳纤维复合材料的表界面
复合材料界面的控制
❖ 复合材料界面的控制是通过界面粘合状态、界面层特性的调 整及控制以使复合材料达到最佳的综合(如强度、韧性等方面) 性能。 ❖ 孤立地将界面认为是零厚度的二维面，仅考虑该面两侧的粘 接问题是远远不够的。 ❖ 界面是具有一定厚度的、存在于增强纤维与树脂基体之间的 过渡区。 ❖ 探讨界面层所需的性能，调整界面相结构，来控制复合材料 的性能。
structure and property characters of the interlayer
A. 非单分子层，其组成、结构形态、形貌十分复杂、形式多样 界面区至少包括： 基体表面层、增强体表面层、基体/增强体界面层三个部分；
B. 具有一定厚度的界面相（层），其组成、结构、性能随厚度方向 变化而变化，具有“梯度”材料性能特征；
碳纤维非氧化处理：主要用于C/C复合、CMC、MMC复合体系。
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碳纤维表面的含氧官能团的数量起着决定性作用， 数量越多结合力越强。碳纤维表面含氧官能团主要有羧 基、羟基和羰基等。
碳纤维表面官能团与树脂之间相互作用示意图
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臭氧氧化法
臭氧氧化法： 碳纤维表面的不饱和状态的碳原子进行氧化，使 其生成含氧官能团。
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界面残余应力
1）热残余应力 热膨胀系数的不同、环境温度的变化是多组分材料存在热残余
应力的根本原因。 高性能树脂基复合材料多半高温固化成型，成型温度与使用温
度有很大差别；增强纤维与基体间热膨胀系数也存在很大差异。 2）固化残余应力 环氧、酚醛、不饱和聚酯、聚酰亚胺等树脂，在固化过程中都
伴随着体积收缩。 纤维具有较高模量，树脂基体的固化收缩会在材料内部形成很
碳纤维电化学表面处理前后XPS表面化学分析结果
碳纤维增强铝复合材料的界面微观结构
碳纤维增强铝复合材料的界面微观结构
碳纤维增强铝复合材料是由铝基体与碳纤维层层组装而成的材料，拥有良好的力学性能和耐热性，已广泛应用于航空航天、船舶、化工及汽车工业等领域。
其成功应用的关键瓶颈之一就是确定碳纤维和铝基体之间界面结构，了解界面微观结构，从而深入了解界面特性。
一般情况下，碳纤维和铝基体之间的界面结构主要包括：碳纤维表面的平整度、铝基体表面的清洁度、碳纤维和铝基体表面的强度、碳纤维与铝基体的刚度和弹性模量、以及界面接触微观结构等。
考察碳纤维和铝基体之间界面微观结构的研究主要依赖于X射线衍射、扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）等技术，采用这些技术可以确定聚合物/金属界面的化学组成、界面结构、界面分布状态和界面结合强度等物理指标。
X射线衍射可以直接用于定量学的结构性研究，可以提供有关界面粗糙度，界面膜层厚度、碳纤维和金属之间杂质聚集以及金属表面形貌等方面的关键参数。
SEM可以用于界面形貌图却，以及表面摩擦、应力和本构参数的分析。
另外，AFM可以用于表面粗糙度测量以及三维界面观察，它还可以很好地探索金属表面化学形态和力学特性间的联系。
通过以上技术，可以对碳纤维和铝基体之间的界面微观结构进行综合研究，可以解释其界面特性及加工参数的工艺可控性，从而提高碳纤维增强铝复合材料的抗疲劳性能。
碳纤维表面处理及其复合材料性能研究
2020年01月碳纤维表面处理及其复合材料性能研究张安花（厦门新凯复材科技有限公司，福建厦门361021）摘要：碳纤维具有耐高温、导电、导热、耐腐蚀等性能，可制作成各种复合材料产品，应用于不同领域中。
为提升航空复合材料强度，研究使用浓硝酸、浓硝酸超声处理碳纤维表面，经处理会影响碳纤维表面的微结构、表面化学组成，达到增强复合材料性能效果。
关键词：碳纤维；表面处理；复合材料性能碳纤维主要和树脂等材料复合，具有增强作用，可制造出更先进的复合材料。
但因类石墨结构其表面存在一定化学惰性，很难浸润树脂及化学反应，表面难与树脂结合，进而影响复合材料强度。
故需改变碳纤维表面性质，以增加碳纤维表面的极性官能团及表面活化，进而更容易浸润和发生化学反应，使复合材料界面更紧密连接而增加强度。
通常采用偶联剂涂层法、氧化法、等离子等处理方法.在航空领域因耐燃效果需求高使用酚醛树脂，而市面上的碳纤维较少有偶联剂涂层适用酚醛树脂，本文研究液相氧化法与超声协同处理碳纤维表面，达到增加酚醛树脂碳纤维复合材料强度。
1实验方法1.1碳纤维表面处理方法（1）碳纤维表面的上浆剂脱除选用PAN 基碳纤维，型号为Toray T700，使用乙醇/丙酮进行回流处理，其体积比为1:1，处理时间为48h ，将碳纤维表面的上浆剂(即偶合剂)脱除（2）脱浆后碳纤维再进行表面处理处理方法有两种:第一，在浓硝酸中浸泡，温度为60℃，处理时间为2h ；第二，浓硝酸超声处理2h ，浓度为65%，250E II 型超声波，功率和频率分别为250W 和40kHz 。
所有处理工作的结束后，去离子水清洗碳纤维，使其为中性，再在真空中烘干，温度为80℃，直到碳纤维恒重量为止。
1.2复合材料制备采用碳纤维与PF475酚醛树脂制成复合材料预浸布，酚醛树脂与异丙醇制成固成份70%的树脂，使用缠绕法进行制作预浸材，制成纤维含量FAW 100g/m 2，树脂含量RC%37%，用55度将溶剂烘烤至VC%1%以下的预浸材，再将预浸材进行积层堆叠成试片，采用成型温度160度，时间50min 进行加压固化，制成2mm 厚度复材试片。
连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的界面改性研究
连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的界面改性研究摘要：本文研究了连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的界面改性。
通过添加表面活性剂、亲水性改性剂和硅烷化剂等改性剂对复合材料的界面进行表征，并对其力学性能、热性能和耐热老化性能进行测试。
结果表明，添加改性剂可以使复合材料界面的亲疏性得到改善，界面的结合力得到增强，同时复合材料的力学性能和热性能也得到了提高。
特别是添加硅烷化剂的复合材料在耐热老化性能上表现出了优异的表现。
关键词：碳纤维；聚醚醚酮；复合材料；界面改性；硅烷化剂1. 引言随着科技的发展，高性能复合材料在航空航天、汽车制造、体育用品等领域中得到了广泛应用。
碳纤维是一种优异的复合材料增强材料，具有优异的强度、刚度和耐久性等性能。
然而，碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的界面黏结性不强，易出现剥离和脱层等问题，因此需要进行界面改性。
2. 实验材料和方法2.1 实验材料本实验选用的复合材料为碳纤维增强聚醚醚酮复合材料。
改性剂包括表面活性剂、亲水性改性剂和硅烷化剂等。
2.2 实验方法通过扫描电镜、接触角测量等表征方法对复合材料的界面进行表征；通过万能材料试验机测试复合材料的力学性能；通过热失重分析仪测试复合材料的热性能；通过加速老化实验测试复合材料的耐热老化性能。
3. 结果与分析3.1 界面表征添加表面活性剂和亲水性改性剂后，复合材料表面的接触角明显下降，表现出更好的亲水性。
同时，添加硅烷化剂后，复合材料界面的结合力得到了明显增强。
3.2 力学性能添加改性剂后，复合材料的弯曲强度和冲击强度均有所提高。
其中，添加硅烷化剂的复合材料在弯曲强度上表现出了最大的提高。
3.3 热性能添加改性剂后，复合材料的热稳定性得到了提高。
其中，添加硅烷化剂的复合材料在热失重方面表现出了最大的提高。
3.4 耐热老化性能经过加速老化实验，添加硅烷化剂的复合材料在耐热老化性能上表现出了优异的表现。
其残余强度和弯曲强度分别为未添加改性剂样品的109%和124%。
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复合材料的界面形成过程 (formation of the interface of composites)
PMC、MMC、CMC、C/C等复合材料体系对界面要求各不相同，它们的 成型加工方法与工艺差别很大，各有特点，使复合材料界面形成过程十 分复杂，理论上可分为三个阶段。 （1）第一阶段：增强体表面预处理或改性阶段。
体积分数均为 5.0% 的 涂 层 与 未涂层短碳纤 维增强镁基复 合材料的拉伸 断口形貌图
碳纤维非氧化处理：主要用于C/C复合、CMC、MMC复合体系。
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碳纤维表面的含氧官能团的数量起着决定性作用， 数量越多结合力越强。碳纤维表面含氧官能团主要有羧 基、羟基和羰基等。
碳纤维表面官能团与树脂之间相互作用示意图
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臭氧氧化法
臭氧氧化法： 碳纤维表面的不饱和状态的碳原子进行氧化，使 其生成含氧官能团。
CF 表面转变为亲液性表面，与基体环氧树脂溶液的接触角减 小，并与基体树脂的环氧基发生化学反应。
臭氧氧化法
断面有拔出的裸露纤维 （未经表面处理）
拔出的碳纤维粘结成簇 （经O3表面处理）
阳极氧化法
阳极氧化法:采用电化学氧化法对PAN基碳纤维进行连续表面处理， 碳纤维表面的不饱和状态的碳原子进行氧化，使其生成含氧官能团。碳 纤维表面的羟基数量显著增加，提高活性碳原子数与非活性碳原子数比， 使碳纤维复合材料的层间剪切强度提高49%。
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界面残余应力
1）热残余应力 热膨胀系数的不同、环境温度的变化是多组分材料存在热残余
应力的根本原因。 高性能树脂基复合材料多半高温固化成型，成型温度与使用温
度有很大差别；增强纤维与基体间热膨胀系数也存在很大差异。 2）固化残余应力 环氧、酚醛、不饱和聚酯、聚酰亚胺等树脂，在固化过程中都
伴随着体积收缩。 纤维具有较高模量，树脂基体的固化收缩会在材料内部形成很
I.界面的固定（亚稳态、非平衡态） II.界面的稳定（稳态、平衡态）
在复合材料界面形成过程中涉及： a.界面间的相互置换：如，润湿过程是一个固-液界面置换固-气 表面的过程。 b.界面间的相互转化：如，固化过程是固-液界面向固-固界面转 化的过程。
后处理过程：固-固界面自身完善与平衡的过程。
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复合材料界面结构与性能特点
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复合材料界面的控制
❖ 复合材料界面的控制是通过界面粘合状态、界面层特性的调 整及控制以使复合材料达到最佳的综合(如强度、韧性等方面) 性能。 ❖ 孤立地将界面认为是零厚度的二维面，仅考虑该面两侧的粘 接问题是远远不够的。 ❖ 界面是具有一定厚度的、存在于增强纤维与树脂基体之间的 过渡区。 ❖ 探讨界面层所需的性能，调整界面相结构，来控制复合材料 的性能。
在脆性纤维-脆性基体复②合最体佳系的中界，面强结的构界和面状结态合往往导致各组元相 中及相间的应力集中和脆性断裂、破坏形式单一，不涉及界面破坏， ③ 与界面相联系的理想的 其能量耗散仅限于产生新的断裂表面。 微观破坏机制
弱的界面结合强度有时能带来材料整体高的力学强度和韧性。可以发 生多种界面破坏形式（如纤维拔出、脱粘、应力再分配等），从而消 耗大量的外界功，提高材料的强度和韧性，避免脆性断裂或灾难性破 坏。
金属基复合材料(也包括许多陶瓷基复合材料)：在制造过程中，纤 维与熔融金属要么不浸润，一旦浸润就发生严重的界面反应，导致 纤维的损伤和复合材料性能的降低。
金属基复合材料的界面控制研究多数集中于在增强纤维表面预先涂 层，以改善与基体的浸润同时起到防止不良界面反应发生的阻挡层 作用。
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碳纤维的表面处理
碳纤维的结构与性能 对有机纤维进行预氧化、碳化等工艺处理、除去有机纤维中碳以外的元
素、形成聚合多环芳香族平面结构。碳纤维的分子结构介于石墨和金刚石之 间，是一种含碳量在90%左右的无机高分子纤维。 石墨层片微晶原纤碳纤维单丝
普通型
高强度型
高弹性模量型
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碳纤维的表面处理
密度1.8～2.1g／cm3，但强度却可以与普通钢相比，它的密度不足钢的 1/4，但强度可以比钢高十倍；具有高比强度、高比模量、高导电导热、耐 高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、热膨胀系数小等一系列优异性能。
3840cm-
1
1770cm-1
1590cm-1
工艺2:碳纤维置于浓硝酸中,水浴 加热至80℃,恒温10min,然后洗涤,过 滤,干燥。
工艺1:碳纤维置于水中,水浴加热 至80℃,恒温10min,然后过滤,干燥。 谱带扁平,未见明显的特征峰
化学沉积涂层
化学沉积镍涂层（MMC）： 采用涂层短碳纤维为增强体的镁基复合材料的断口较为平整，纤维 拔出较少并且只出现了较少的微裂纹；而未涂层短碳纤维增强的镁基复 合材料的断口上出现了较多的微裂纹。 微裂纹的出现可能是由于碳纤维与基体之间的润湿性较差，在受到 外加应力时容易产生界面脱粘所致。
碳纤维电化学表面处理前后XPS表面化学分析结果
液相表面氧化法
1770cm-1峰为C=O振动峰,在酸性条件下氧化,此峰应为羧酸峰； 1590cm-1峰为C=C振动峰,应为芳核； 3840cm-1峰有可能是O-H振动峰,但是它稍微偏离了正常的O-H伸缩 振动频率范围(3700cm-1～3100cm-1) 。
I.界面设计与控制的重要手段 II.改性层成为最终界面层的重要组成部分 III.为第二阶段作准备
（2）第二阶段：增强体与基体在一组份为液态（或粘流态）时的接触与 浸润过程。
I.接触—吸附与浸润—交互扩散—化学结合或物理结合。化学结 合可看作是一种特殊的浸润
II.界面形成与发展的关键阶段
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（3）第三阶段：液态（或粘流态）组分的固化过程，即凝固或化学反应。
C. 界面的比表面积或界面相的体积分数很大（尤其是纳米复合材料） 界面效应显著（复合材料复合效应产生的根源）；
D. 界面缺陷形式多样（包括残余应力）(residual stress)，对复合材料性 能影响十分敏感。
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PMC界面区域示意图 1-外力场； 2-树脂基体； 3-基体表面区； 4-相互渗透区； 5-增强剂表面区； 6-增强剂
纤 维 处 理
非氧化处理
① 氧等离子气体的干法氧化 ② 化学或电解进行的湿法氧化
① 表面沉积无定型碳 ② 化 学 气 相 沉 积 （ CVD ） 法 加 涂 碳 化 硅、碳化硼、碳化铬等 ③等离子体气体聚合及共聚涂层改性 ④ 高效晶须化
碳纤维氧化处理：
①能改善碳纤维表面与基体的浸润性、相容性 ②能在表面形成许多活性官能团，这些官能团能与树脂基体形成 化学键合。
碳纤维复合材料的表界面
复合材料的界面形成过程与现象
界面现象：复合材料是由性质和形状各不相同的两种或两种以上材料 组元复合而成的，在两种材料之间——界面相。
界面现象：① 表面吸附作用与浸润 ② 扩散与粘结（含界面互穿网络结构） ③ 界面上分子间相互作用力（范氏力和化学键合力）
界面的粘结强度是衡量复合材料中增强材料与基体间界面结合状态的 一个指标。对于结构复合材料而言，界面粘结强度过高或过弱都不利于 材料的力学性能。
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界面的功能与设计(design and control of interlayer)
界面具有双重功能: ① 传递应力——需要一定界面结合强度，但不是愈高愈好； ② 界面破坏——界面结合愈弱，界面破坏形式愈丰富，能量耗散愈 多，高的界面粘接强度，不一定带来材料整体的高强度和高韧性。 因此，要求界面： ① 适宜的粘接强度
structure and property characters of the interlayer
A. 非单分子层，其组成、结构形态、形貌十分复杂、形式多样 界面区至少包括： 基体表面层、增强体表面层、基体/增强体界面层三个部分；
B. 具有一定厚度的界面相（层），其组成、结构、性能随厚度方向 变化而变化，具有“梯度”材料性能特征；
大的固化收缩应力，这将导致材料过早脱黏破坏或脆性断裂。
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界面残余应力的作用与消除
根据能量最低原理，复合材料界面处的残余应力时刻有释放的趋势。 当界面应力大于基体的屈服强度时，界面应力就以基体的塑性变形
被松弛掉。 材料在使用过程中，界面应力和外界应力共同作用就会在材料薄弱
部分产生局部裂纹，大量局部裂纹的张开松弛了部分界面应力。 当材料本身不能抵抗界面应力作用时，界面应力就要以材料失稳或
破坏得到松弛。。
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界面化学反应及界面稳定性控制
树脂基复合材料：界面化学反应对于改善纤维与基体间的黏合性能 是极为有利，界面黏合强度的增加可使纤维的增强效果得以更好地 发挥，纤维表面处理技术就是竭力促使界面的化学反应发生。
石墨微晶在整个碳纤维中的分布是不均匀的，碳纤维由外皮层和芯层两 部分组成，外皮层和芯层之间是连续的过渡层。碳纤维的截面图如图所示。
皮层的微晶尺寸大，排列有 序整齐，结构均匀；芯层微晶尺 寸较小，排列无序，结构不均匀； 过渡层的性能则介于皮层和芯层 之间。
皮层 芯层
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碳纤维的表面处理
碳 氧化处理