碳纤维复合材料由于质量轻且强度高,广泛应用于航空航天、国防军工、交通运输及体育休闲等行业。然而,由于成品率低、易损伤、难维修、难回收等因素,碳纤维复合材料零件在生产及服役过程中产生了大量废弃物堆积,造成环境污染与资源浪费。因此,迫切需要对碳纤维复合材料废弃物进行回收与再利用。碳纤维复合材料废弃物的回收与再利用按照工艺步骤可分为两步:（1）碳纤维材料回收;（2）再生碳纤维复合材料再-制造。目前,随着回收技术的成熟,碳纤维复合材料废弃物的回收问题已得到缓解。然而,由于再生碳纤维在回收过程中发生了形态与性能的退化,再生碳纤维的成型加工特性与原生碳纤维大不相同,导致再生碳纤维无法适用于面向原生碳纤维开发的先进复合材料成型工艺,进而造成再生碳纤维复合材料难以高值化再-制造,且再-制造产品生产效率低、结构功能简单、性能与质量稳定性差、使用价值低等诸多问题。针对再生碳纤维复合材料难以高值化再-制造的问题,本文通过探究回收过程中碳纤维性能损伤及退化机制,系统全面地掌握了再生碳纤维材料属性及工艺特性,进而分析了再生碳纤维复合材料成型加工特性,并以此为理论基础,基于增材制造的材料先进成型技术,开发了两种面向再生碳纤维复合材料的增材制造成型工艺,为再生碳纤维复合材料的高值化再-制造提供了关键技术支撑。本文完成的主要研究工作及成果总结如下:（1）再生碳纤维的退化机制及材料属性仿制了碳纤维复合材料废弃物,并采用超临界流体法对其进行回收,获得了不同形态特征的再生碳纤维材料;从再生碳纤维的表面微观形貌入手,阐明了再生碳纤维在回收过程中的性能退化机制;从表面粗糙度、表面元素含量、单丝拉伸强度、浸润角等方面系统表征了再生碳纤维的材料属性,为探究再生复合材料的成型特性提供理论基础。（2）再生碳纤维复合材料的成型加工特性依据碳纤维复合材料的界面形成理论,建立了具有纳观-微观-介观层次的再生碳纤维增强复合材料界面多尺度微结构模型;分别以热塑性与热固性树脂为基体,采用微滴包埋方法表征了再生碳纤维复合材料的界面结合强度,并通过材料复合加工实验系统分析了再生碳纤维的成型加工特性,为开发再生碳纤维复合材料的先进成型工艺提供指导。（3）基于熔融沉积成型的再生碳纤维复合材料增材制造在熔融沉积成型3D打印工艺的启发下,提出了再生碳纤维复合材料熔融沉积增材再-制造工艺;采用热塑性的特种工程塑料聚醚醚酮为基体材料,对再生碳纤维复合材料进行了3D打印成型实验,系统表征了3D打印原材料及试样性能;结果表明,再生碳纤维可有效提高3D打印构件强度与功能,所提出的增材再-制造工艺可实现再生碳纤维复合材料的高值化再-制造。（4）基于叠层实体成型的再生碳纤维复合材料增材制造在叠层实体制造3D打印工艺的启发下,提出了再生碳纤维复合材料叠层实体增材再-制造工艺,采用渐缩流体诱导再生碳纤维进行取向叠层铺放,并以热固性环氧树脂为基体材料,通过该工艺制备了取向再生碳纤维复合材料;建立了再生碳纤维柔性化的珠链模型,采用EDEM-Fluent耦合仿真分析了柔性化再生碳纤维在渐缩流场内的形态演化规律,阐明了其取向排列机理;系统表征了取向再生碳纤维片材及其复合材料的机械及导电性能,结果表明,取向排列后的再生碳纤维在沿取向方向上可大幅度提高复合材料的力学与功能特性,实现再生碳纤维复合材料的高值化再-制造。