机械设计及理论的发展与新材料的发明和应用有密切的关系，材料的力学性能和摩擦学性能研究是当今机械设计及理论的一个重要内容。 芳纶/环氧复合材料具有高强度、高模量、重量轻等特点，在航空、航天、军事、机械等领域得到广泛应用。然而，由于芳纶纤维表面化学活性低，与环氧树脂基体之间的浸润性差，难以形成有效粘结。芳纶纤维填充环氧复合材料存在界面粘接性能差、层间剪切强度低等缺点，极大地限制了材料性能的发挥。复合材料界面性质是影响其性能的关键因素，也是复合材料科学研究领域的一个热点。 本论文针对芳纶纤维表面性质和目前表面改性处理方法的缺点，利用稀土元素特殊的物理化学性质，对芳纶纤维表面进行改性处理，提高芳纶/环氧复合材料的界面结合力，从而提高复合材料的力学性能和摩擦学性能，取得了原创性的研究成果。 第一，分别采用稀土改性剂(RES)、环氧氯丙烷(ECP)接枝方法对芳纶纤维进行表面改性处理，通过拉伸、层间剪切性能测试及断口形貌分析，对比研究了这两种表面改性方法对于纤维及其复合材料性能的影响，并且考察了稀土改性剂中稀土元素的最佳含量。结果表明，RES处理比ECP接枝改性方法更有效地改善了芳纶纤维和环氧树脂基体之间的界面结合力，并且对于芳纶纤维本身的性能没有损伤。当稀土元素的含量为0.5wt％时，复合材料的力学性能最佳，其层间剪切强度与未处理相比提高了12.5％。 第二，通过X射线光电子能谱(XPS)分析和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)分析，探讨了芳纶纤维表面改性作用的机理。结果表明，稀土改性剂通过稀土元素的配位化学反应，可以提高纤维表面含氧极性官能团的浓度，并可以在纤维与树脂基体之间形成化学键合，从而有效提高复合材料界面结合力。通过单纤维拔出试验，进一步证实了稀土改性剂处理能够提高复合材料的界面结合力，并且探讨了单纤维拔出的应力传递模型，计算了平均界面剪切强度。 第三，采用经过不同表面改性处理的芳纶浆粕纤维填充环氧树脂，制备得到复合材料，系统地研究了复合材料在干摩擦、水润滑条件下的摩擦磨损性能。结果表明：芳纶浆粕纤维的加入大大提高了材料的抗磨损性能，并且在相同的试验条件下，稀土改性剂处理的芳纶浆粕纤维填充环氧复合材料的摩擦学性能优于未处理及环氧氯丙烷接枝处理的芳纶浆粕填充环氧复合材料。 第四，研究了环氧树脂及其复合材料在干摩擦、水润滑条件下的磨损机理。干摩擦时，纯环氧树脂的磨损机理主要为犁削、塑性变形和粘着磨损；加入芳纶浆粕纤维以后，其复合材料的塑性变形和粘着磨损大大减少，主要磨损机理为犁削。水润滑时，由于在摩擦副表面形成水膜，将复合材料和对摩件表面隔开，水流带走摩擦热，阻止了塑性变形和粘着磨损，主要的磨损机理为轻微的磨粒磨损。 第五，探讨了纤维表面改性处理对芳纶浆粕/环氧复合材料摩擦学性能影响的作用机理，纤维表面改性处理可改善芳纶浆粕在环氧树脂基体中的分散性，防止发生团聚，提高芳纶浆粕与树脂基体之间的界面结合力，在磨损过程中纤维不易从基体中脱出，从而减少了磨粒磨损。 本论文首次利用稀土改性剂对高性能有机纤维进行改性处理，研究了表面改性对于芳纶/环氧复合材料力学性能和摩擦学性能的影响，并采用X射线光电子能谱和傅立叶变换红外光谱等手段对芳纶纤维表面进行了表征，揭示了芳纶纤维表面改性的机理及其作用规律。系统地研究了干摩擦、水润滑条件下芳纶浆粕/环氧复合材料的摩擦磨损性能，获得了其摩擦磨损性能随试验参数的变化规律及其磨损机理。开拓了稀土表面工程研究的新领域，为芳纶纤维表面改性处理以及芳纶/环氧复合材料在工程领域的应用提供了依据。