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随着新型产业的发展,碳纤维材料因其优异的力学性能,并且具有轻质、耐腐蚀、耐高温等特点,在航空航天、轨道交通、风力发电、医疗器械等领域得到广泛应用。但碳纤维表面较光滑,表面基团少,制备复合材料时界面粘结性能差,同时,碳纤维伸长率低,在织造过程中容易因为反复弯曲和摩擦发生断裂。因此需要对碳纤维进行表面处理,增加纤维表面活性,提高表面粗糙度,改善碳纤维增强环氧树脂复合材料的界面性能;同时通过上浆等手段提高碳纤维束的集束性,进而提高其织造性能。本课题旨在采用聚吡咯、碳纳米管及水性环氧树脂上浆剂对碳纤维单丝、碳纤维束、碳纤维织物三种不同尺度的碳纤维材料进行表面处理,并制备复合材料,研究处理前后碳纤维材料的性能变化,具体研究内容和结论如下:第一部分,分别用聚吡咯和聚吡咯-碳纳米管处理碳纤维单丝,并对处理前后碳纤维单丝的界面剪切性能、表面形貌、表面化学性质等进行测试和分析。结果表明:三氯化铁的添加使吡咯形成聚吡咯,并很好地沉积在碳纤维表面;经过聚吡咯和聚吡咯-碳纳米管处理后的碳纤维单丝界面剪切强度较未处理相比分别提高35.8%和55.7%;扫描电子显微镜（SEM）图像分析结果可以看出碳纤维表面被聚吡咯和碳纳米管包裹;原子力显微镜（AFM）结果显示经过处理后碳纤维表面粗糙度分别提高1.65倍和2.38倍。第二部分,对碳纤维束上浆的工作方面,采用不同固含量水性环氧树脂对碳纤维束进行上浆,并系统且较为详尽地进行了上浆前后性能表征对比。结果表明,经过固含量为2%的水性环氧树脂上浆剂上浆后,碳纤维束的综合性能最佳:单丝界面剪切强度提高35.6%;碳纤维束拉伸强力提高65.3%;毛丝量降低76.2%,耐磨次数提升至2571次。将固含量2%的水性环氧树脂分别与聚吡咯和聚吡咯-碳纳米管结合进行碳纤维束表面处理。结果表明,复合处理后,碳纤维束增强环氧树脂复合材料的拉伸强度较未处理分别提高29.7%和42.6%,界面得到明显改善;纤维束拉伸强力分别提高89.7%和86.9%;纤维束保持了良好的耐磨性,同时毛丝量分别降低67.5%和65.9%。第三部分,对碳纤维布进行表面处理并制备碳纤维布增强环氧复合材料,对最终复合材料的力学及吸波性能进行测试、表征和分析。具体为分别以2%水性环氧上浆剂结合聚吡咯、聚吡咯-碳纳米管及纯环氧上浆剂对碳纤维布进行处理并制备复合材料。力学测试结果表明:经过聚吡咯-碳纳米管的环氧树脂上浆体系处理后,复合材料拉伸强度可达677.7MPa,对比未处理提高44.0%;复合材料弯曲强度较未处理提高18.8%,从宏观尺度印证了表面处理对最终复合材料力学性能提高的有效性。同时,由于聚吡咯和碳纳米管在吸波效能方面的积极作用,经过上述复合体系处理的碳纤维布环氧复合材料吸波效能也较好,在8GHz-12GHz频段内,S21最高可达-28dB,吸波效能达到99.8%。