界面相及其界面微观力学行为是影响纤维复合材料性能的重要因素。拉曼光谱技术从微观角度出发,在研究界面微观力学行为方面具有独特的优势。本论文采用电泳沉积的方法得到碳纳米管/碳纤维,通过拉曼光谱,研究表面改性前后的碳纤维复合材料在受热和受外载应力两种情况下的界面微观力学行为,得到了二维的位置/应力分布。希望为复合材料界面力学的表征和研究提供一个有效、系统的方法。主要内容及结论如下:(1)氧化处理后的碳纳米管能够通过电泳沉积均匀的沉积在碳纤维表面,而且不会破坏碳纤维自身的力学强度。环氧树脂与表面改性后的碳纤维粘结性能提高,复合材料的层间剪切强度提高了46.96%,复合材料界面性能显著提高。(2)研究了碳纳米管/环氧树脂复合材料在升温过程中拉曼敏感性。发现碳纳米管含量在5%,激光功率在10%,碳纳米管和环氧树脂之间的结合力越好,以及拉曼偏振角度平行于碳纳米管轴向时,都能够得到敏感性强的拉曼光谱。(3)进一步研究了碳纤维复合材料在升温过程中的界面微观力学行为。通过拉曼光谱的mapping扫描技术,量化得到了不同温度下的界面周边的碳纳米管的G’峰位置的分布。与未处理的碳纤维相比,碳纳米管的加入使碳纳米管/碳纤维和树脂之间的界面粘结性能较好,界面处处连接紧密,有很好的连续性。随着温度的升高,环氧树脂受热膨胀在界面处造成挤压,在拉曼数据中表现为2~3 cm-1波数的下降,界面周边应力表现为拉应力,应力分布均匀,波动较小,且逐渐增大。(4)在受外载应力下,界面粘结性能影响碳纤维复合材料的应力传递。沉积在碳纤维表面的碳纳米管增加了碳纤维和环氧树脂之间的界面粘结。通过拉曼光谱,得到0,0.5%和1%三个不同应变下的应力分布图。对于CNTS/CFs,纤维界面周边的应力随着外载应变增加而增加。当外载应变达到1%时,应力分布在2.58 MPa~3.35 MPa之间,应力传递效率达到1.155。未处理的碳纤维的传递效率最高为0.555,而应力分布在0.5 MPa~0.9 MPa之间。相比之下,CNTS/CFs在界面处表现出优异的应力传递效果。