基于超临界流体技术的碳纤维表面改性及作用机理研究

碳纤维是树脂基复合材料重要的增强体材料，广泛应用于航空航天、军事武器等高端领域。针对碳纤维的表面改性和界面增效技术一直受到研究者和使用单位的高度关注。本立项旨在探索利用超临界流体的特殊作用方式，开展对国产碳纤维表面的氧化、接枝和化学沉积等分子水平的表面处理过程的研究，确定各种改性方式的作用机理，改善碳纤维的表面性能和与树脂基体的界面结合性能。我们将重点探索碳纤维表面上空间位置固定的化学基团的转化和活化的过程与机理,揭示其参与化学反应的特性及规律,并且通过分子设计和实验设计，实现对碳纤维近表面区域片层结构的整体补强以及在碳纤维的表面上建立可设计的缓冲层，确定出适用可靠的路线和工艺，揭示其作用机理，为碳纤维表面改性提供新的实验方法，为制备高性能的碳纤维复合材料奠定理论基础。

本项目利用超临界流体的优异特性，分别对国产碳纤维表面的清洗、氧化、接枝和化学沉积等分子水平的表面处理过程进行了研究，确定了各种改性方式的作用机理，改善了碳纤维的表面结构及与树脂基体的界面结合性能。同时确定了碳纤维表面空间位置固定的化学基团的转化和活化的过程与机理,揭示了其参与化学反应的特性及规律,并且通过分子设计和实验设计，实现了对碳纤维近表面区域片层结构的整体补强以及在碳纤维表面可设计缓冲层的建立，确定了适用可靠的路线和工艺，揭示了作用机理，为碳纤维表面改性提供了新的实验方法，为制备高性能的碳纤维复合材料奠定了理论基础。