碳纤维具有密度小、拉伸强度及拉伸模量高、耐腐蚀、耐高温、热膨胀系数小等优点，因此广泛用作先进复合材料的增强体。经过高温碳化制备得到的碳纤维，由于高温处理时表面活性元素的逸出及碳元素的富集，碳纤维表面呈现较高的惰性。在制备复合材料时，惰性表面将不利于碳纤维与树脂基体间的浸润，并导致复合材料力学性能下降。因此，高温碳化后往往需要增加一道表面处理工序使碳纤维表面由惰性转为活性，而表面处理工艺也成为制备高性能复合材料的必要工艺之一。　　 碳纤维的表面处理工艺繁多，但是由于具有氧化过程缓和、处理效果显著、对碳纤维损伤小等优点，阳极氧化处理成为最为常用的处理工艺，并且已经实现了生产的在线配套。在阳极氧化处理过程中，通常是以碳纤维为阳极、石墨板为阴极在电解质溶液中对碳纤维表面进行电解氧化。电解质的种类较多，如碱性电解质、酸性电解质、铵盐电解质等，其中由于不含金属离子、对设备无腐蚀，阳极氧化处理时多选择铵盐电解质。本文首先使用三种不同铵盐溶液（碳酸氢铵、碳酸铵及磷酸铵）作为电解质对碳纤维进行氧化处理，通过对比处理前后碳纤维表面结构及其增强复合材料力学性能的差异，分析了以铵盐溶液为电解质时碳纤维表面的阳极氧化原理，测试结果显示使用磷酸铵作为电解质时，碳纤维表面氧化程度最高，处理后碳纤维拉伸强度下降幅度最大;在以铵盐溶液作为电解质的碳纤维表面阳极氧化过程中，电解质溶液解离产生的碱离子浓度越高，阳极氧化反应程度越剧烈。　　 电流密度作为阳极氧化处理过程中的一项重要工艺参数会对碳纤维表面氧化效果产生重要影响。本文通过调整电流密度，改变氧化程度，详细研究了碳纤维表面结构的变化，结果显示随着电流密度的增加，碳纤维表面轴向沟槽并未出现明显加深加宽，但其化学结构却有较大改变，如活性元素O、N含量大幅增加，碳纤维表面-OH、-COOH等活性官能团增加等;因此，本文进一步研究了碳纤维表面化学结构对其增强环氧树脂基复合材料界面力学性能的影响，测试结果表明:阳极氧化处理后碳纤维表面活性增加有利于复合材料层间剪切强度的提高，但当O/C、N/C元素比超过一定程度时又不利于复合材料内界面结合;在碳纤维表面化学基团中，酸性含氧官能团尤其是-COOH含量是决定复合材料层间剪切强度高低的关键性因素。　　 湿热环境中的湿热老化被认作是碳纤维增强树脂基复合材料的主要腐蚀失效形式之一。由于碳纤维不吸湿，影响碳纤维/树脂基复合材料湿热性能因素主要包括树脂基体及碳纤维/树脂基体间界面层两部分。碳纤维表面作为复合材料界面层重要组成部分，其化学结构会对复合材料湿热性能产生影响，本文研究结果表明阳极氧化处理后碳纤维表面-OH、-COOH等含氧官能团增多，复合材料界面层吸湿能力增强并导致复合材料平衡吸湿量提高，从而进一步引起湿热处理后复合材料层间剪切强度的大幅降低。