由于碳纖維表面惰性，復(fù)合材料中碳纖維和基體材料間應(yīng)力載荷無法有效傳遞，直接影響其性能發(fā)揮，限制其規(guī)模化應(yīng)用，工業(yè)主要采用陽極氧化法來解決這一問題。高模量碳纖維具有表面晶面尺寸更大、剛性更好、抗彎折性更差、表面惰性更突出的特性（圖1），采用傳統(tǒng)的陽極氧化法進行表面處理，不僅毛絲、斷絲多，而且表面處理效果不均勻，反映在復(fù)合材料中界面結(jié)合性能明顯偏弱。

　　日前，中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所碳纖維表面工程課題組在表面改性方面取得新進展。該課題組采用新型非接觸電化學(xué)處理方法處理高模量碳纖維，經(jīng)工藝設(shè)計及工藝條件優(yōu)化，可實現(xiàn)良好處理效果并有效減少導(dǎo)絲輥對纖維絲的磨損，建立了高模量碳纖維的連續(xù)化表面處理試驗線。據(jù)連續(xù)試驗線效果統(tǒng)計：(1) 該工藝對高模量碳纖維無明顯損傷，可大大減少高模量碳纖維在表面處理過程中的毛絲、斷絲發(fā)生量；(2) 表面處理后，碳纖維表面元素含量均勻（圖2）、可調(diào)控；(3) 經(jīng)評價與環(huán)氧樹脂界面剪切強度值提高55.2%；（4）經(jīng)第三方單位評價，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料層間剪切強度可達80MPa，彎曲強度可達340MPa，均明顯高于目前國內(nèi)外報道值。該方法克服了傳統(tǒng)陽極氧化方法的固有缺陷，工藝環(huán)境友好，為高性能碳纖維，特別是高模量碳纖維的連續(xù)化制備及其應(yīng)用提供了全新的思路和技術(shù)。該研究成果已在2019年度的SAMPE會議上以口頭報告的形式進行了介紹。

圖1 高強度碳纖維（左）與高模量碳纖維（右）的結(jié)構(gòu)特征差異 

圖2 經(jīng)新型表面處理后高模量碳纖維表面的元素mapping分析