碳纤维增强树脂基复合材料具有高强高模、耐疲劳性好、重量轻、可设计性强等优点广泛的应用于各个领域。但碳纤维的乱层石墨结构导致其表面非极性,与树脂基体之间的浸润性差,难以形成强的界面结合,使载荷不能有效的从基体传递到增强纤维。在碳纤维表面生长纳米氧化物,已被证明是一种有效的多尺度增强复合材料界面性能的方法。然而,传统的生长纳米氧化物的方法需要较长的时间,容易造成能源损耗和界面缺陷。基于此,本论文提出了一种水热电泳法在碳布表面生长ZnO纳米棒,并多尺度增强树脂基复合材料,探索了水热电泳法的快速生长工艺和原理,并对复合材料的力学性能和摩擦性能进行研究。采用水热电泳法在碳布表面生长ZnO纳米棒,通过改变电泳时间(15 min,30 min,45 min,60 min)来实现ZnO纳米棒的可控生长。采用X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱等对ZnO纳米棒/碳布的结构进行了表征。结果表明,ZnO/碳布多尺度增强体有效提高了复合材料的摩擦磨损性能。当电泳30 min时,复合材料的摩擦磨损性能和拉伸性能最好,与原始复合材料相比,其磨损率降低了 55.40%,拉伸强度提高了 30.10%。采用水热电泳法在接枝甲基丙烯酸单体的碳纤维表面生长ZnO纳米棒,探索了在无损改性碳纤维表面生长ZnO对复合材料性能的影响。结果表明,ZnO纳米棒通过C-O-Zn键在碳纤维表面有序生长。与原始复合材料相比,ZnO纳米棒/碳布复合材料(CP-2)的拉伸强度和弯曲强度分别提高了 67.5%和31.4%。此外,样品CP-2的磨损率最小,与原始复合材料相比降低了49.7%。结果表明,在无损接枝甲基丙烯酸的碳纤维表面上生长ZnO纳米棒,有效的提高了复合材料的力学性能和摩擦学性能。采用化学接枝法,在生长ZnO纳米棒的碳纤维表面接枝聚乙烯亚胺(PEI)。PEI具有大量胺基和亚胺基等活性基团,可与酚醛树脂基体的醇羟基发生反应,增加了层间交联密度,实现碳纤维与树脂基体界面之间的机械啮合与化学键合的协同作用,有效的提高了复合材料的性能。研究结果表明,与原始碳布复合材料相比,接枝PEI的碳布增强复合材料的拉伸强度与弯曲强度分别提升了 155%和69%;且其连续摩擦系数较稳定,动摩擦系数最大,且其磨损率仅为1.2 × 10-5 m3/(N·m),磨损率降低了59%。