碳纤维表面结构包括物理形貌、表面碳结构及含氧化学结构等，对复合材料的界面性能有着极其重要的影响。在以往的研究中较少涉及到这三种表面结构的关联性，尤其是物理形貌以及表面碳结构对含氧化学结构生成及演变的影响，而这部分内容对碳纤维表面结构研究以及表面处理工作均有着重要的意义。本论文通过高温热处理手段得到不同表面碳结构的碳纤维，对湿法和干湿法纺制原丝进行预氧化、碳化得到不同物理形貌的碳纤维，然后对不同表面碳结构和不同物理形貌的碳纤维分别进行了电化学氧化处理。利用Raman、XRD研究了碳纤维表面碳结构的演变，利用SEM和AFM研究了碳纤维物理形貌结构差异，利用XPS研究了电化学氧化前后O/C及含氧官能团的变化情况，分析了碳纤维表面碳结构和物理形貌对电化学氧化行为以及含氧化学结构生成及演变的影响。研究结果表明：经过电化学氧化后，碳纤维表面O/C大幅增加，随石墨化程度的提高，这种增加的幅度逐渐减小；对于相同电流密度处理的碳纤维，其表面O/C则随石墨化程度的提高而降低。本文定义石墨化度值G，用来代表不同表面碳结构的碳纤维，其中G值是碳纤维Raman光谱中G峰和D峰的面积比。在G=1.47左右时，以上两种变化趋势均有突变的现象，其中G<1.47的碳纤维变化较大，而G≥1.47之后的碳纤维其变化趋势明显减小。通过Raman对碳结构的分析可知，总体上随着石墨化程度的提高，碳纤维表面SP2杂化的碳结构相对含量增加，有序性提高，石墨缺陷种类、数目及石墨边缘低对称碳的比例减少。但石墨化程度G<1.47时，除了表面碳结构重排外，还发生着杂元素脱除过程，这使得碳纤维表面的易被氧化的缺陷相对多，其氧化活性较高；而G≥1.47时仅发生碳结构重排，石墨微晶迅速长大且有序排列，该过程中表面石墨结构更加完善，碳纤维表面的氧化活性极低，因此这两个阶段的氧化特征及含氧化学结构的形成及演变均不同。当碳结构相似时，经相同电流密度处理的具有沟槽结构的碳纤维表面O/C要小于表面光滑的碳纤维，研究认为表面沟槽的存在，使得碳纤维凸起部分电流密度大，优先被氧化，而沟谷难以被氧化，这使得其有效氧化面积相对于表面光滑的碳纤维要少的多，因此在表面碳结构相似的情况下，表面光滑的碳纤维氧化效果好，氧化程度高；此外这种效应的存在还会造成沟槽的凸起部分容易被过度氧化，而沟谷却氧化不足，使得该碳纤维表面氧化不均一，氧化程度不易控制。