碳纤维作为一种主要由碳元素组成的特种纤维,具有强度高、耐高温等特点,同时外形柔软、呈纤维状、可编织;因此常作为增强相添加到基体中构成复合材料,然而碳纤维的本体特征,使得其表面呈化学惰性,不易与基体结合;增强相与树脂之间的界面是影响复合材料性能的重要因素。本研究以PAN基碳纤维为实验对象,采用激光对其在空气中、蒸馏水中分别进行辐照处理,同时针对目前碳纤维改性工艺与复合材料成型工艺分离等缺陷,设计了四种包覆流道结构,并进行了流体模拟;具体工作如下:(1)在空气中采用半导体激光对碳纤维表面进行辐照处理,通过对碳纤维表面进行表征,了解纤维表面形貌、化学元素和本体强度的变化,最后将处理前后的碳纤维与聚丙烯(PP)树脂热压后裁剪,分析拉伸样条的力学性能,结果表明:在复合材料中碳纤维含量为2%、激光辐照功率为15w、时间为10s时效果最佳。(2)自行搭建了碳纤维在液相条件下的连续处理平台并进行试验,采用预紧环等装置解决了纤维运行不平稳等问题,在储液槽内添加不同的溶液可以实现不同条件下的表面处理,本研究液相环境采用蒸馏水进行试验,并对纤维进行表征,结果表明:在液相条件下,在较高的激光功率下,纤维依然能保持较高的本体强度,与聚丙烯(PP)结合后,复合材料的力学性能也有明显增强。(3)设计了圆筒型、燕尾型、螺旋型、对称型四种树脂包覆流道,采用Polyflow软件对四种流道树脂流动进行模拟,选用模拟的树脂为聚丙烯(PP),对四种流道内流体的速度场、压力场、剪切速率等进行了对比分析,结果表明:对称型流道内树脂可以顺利挤出,在流道中没有“积料”现象,压力分布均匀。