炭纤维是具有优异性能的工程材料,常作为各种复合材料的增强体,炭纤维增强复合材料由于良好的机械性能是先进复合材料应用的首选。炭纤维与基体的界面粘结是控制复合材料整体性能的关键,但是由于炭纤维表面惰性等因素的影响,其与复合材料界面的粘结较弱。因此,改性炭纤维表面的研究是必需的。本文研究了炭纤维的表面改性、表征以及微滴包埋拉出法测界面剪切强度。采用一种新的方法—微波辐射双氧水氧化法,对炭纤维进行表面改性,通过使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、拉曼光谱仪(Raman)和激光显微仪等表征手段分析炭纤维表面物理化学性质;并用微滴包埋拉出法测试复合材料的界面剪切强度,并总结分析了影响界面剪切强度的一些因素。借助FE-SEM、XPS、Raman和激光显微仪等手段探索各种工艺参数(微波功率、处理时间、双氧水浓度等)对炭纤维表面性质的影响。通过观察分析扫描电镜图像发现,纤维表面形貌随着处理条件的改变出现不同的变化,改性后纤维表面出现凹槽和孔洞,还出现一些纳米尺寸的突起和白斑等特殊结构;通过XPS分析表明,处理后纤维表面含氧量和含氮量都在增加,处理条件的改变和炭纤维种类的不同增加的含量也不同,实验室自制的一种沥青基炭纤维改性后氧含量增加最多,达到16.29 mol%,主要是C-O、C=O等含氧官能团的增加。Raman光谱发现R值(D峰和G峰的面积比)增加,表明微波诱导氧化处理增大了炭纤维表面结构的无序化。激光显微仪测定纤维表面的粗糙度,展示了粗糙度值的增加。同时本文研究了五种类型的炭纤维,其表面形貌和表面元素发生了变化,表明这种方法潜在的广泛适用性。用微滴包埋拉出法测试炭纤维与环氧树脂的界面剪切强度(IFSS),来评价炭纤维与环氧树脂基体的粘结情况。从负载-位移曲线读取树脂小球从炭纤维上脱落时的脱粘力值,并利用扫描电子显微镜观察了脱粘树脂小球和炭纤维的状态,然后定量的计算出两种样品的IFSS平均值以及其标准方差、离散系数,并讨论了IFSS同树脂小球的长度与直径、纤维直径的关系。研究发现:所测量的界面剪切强度值与环氧树脂小球的长径比近乎成正比,与纤维直径成反比,与环氧树脂小球的长度和纤维直径的比值反比,与环氧树脂小球的直径和纤维直径的比值成反比。