碳纤维作为一种高性能的增强材料，广泛应用于复合材料中以提高其机械性能。而聚醚醚酮（PEEK）作为一种优秀的热塑性树脂，具有出色的生物相容性、力学相容性、耐热性、耐磨性等特点，因此，碳纤维与聚醚醚酮的结合形成复合材料，在航空航天、电子电气、机械工业、生物工程等领域具有广阔的应用前景。然而，碳纤维与树脂基体的界面结合强度是影响复合材料性能的关键因素之一。为了改善这一界面结合强度，研究人员采用了高温气相氧化法对碳纤维进行处理，以期提高碳纤维与聚醚醚酮基体的结合强度。
高温气相氧化是一种通过高温氧化气氛对碳纤维表面进行刻蚀和官能团引入的处理方法。在这一过程中，碳纤维表面的活性得以提高，从而增强了与树脂基体的结合能力。本研究将探讨碳纤维高温气相氧化对聚醚醚酮复合材料拉伸和层间剪切性能的影响，为复合材料的优化设计和应用提供理论支持。
首先，我们研究了不同氧化工艺条件对碳纤维表面性质的影响。通过改变氧化温度、时间以及气氛组成，观察碳纤维表面刻蚀程度和官能团引入情况。结果表明，在适当的氧化条件下，碳纤维表面出现了明显的刻蚀现象，同时引入了一定数量的含氧官能团。这些官能团的存在增强了碳纤维表面的极性，有利于与聚醚醚酮基体形成良好的界面结合。
接下来，我们制备了碳纤维增强聚醚醚酮复合材料，并对复合材料的拉伸和层间剪切性能进行了测试。实验结果显示，经过高温气相氧化处理的碳纤维复合材料在拉伸强度和层间剪切强度方面均表现出明显的提高。这主要归因于碳纤维表面刻蚀和官能团引入所带来的界面结合强度的提高。
在拉伸性能方面，碳纤维高温气相氧化处理使得复合材料的拉伸强度得到了显著提升。这是因为氧化处理后的碳纤维表面粗糙度增加，与聚醚醚酮基体的接触面积增大，从而提高了界面结合力。此外，含氧官能团的引入也增强了碳纤维与基体之间的化学键合作用，进一步提高了拉伸强度。
在层间剪切性能方面，碳纤维高温气相氧化处理同样表现出了显著的改善效果。由于碳纤维表面刻蚀和官能团引入的作用，复合材料的层间剪切强度得到了显著提高。这意味着在受到剪切力作用时，复合材料能够更好地抵抗层间剥离现象的发生，从而提高了复合材料的整体性能。
此外，我们还对碳纤维高温气相氧化处理后的复合材料进行了热稳定性和耐磨损性能的测试。结果表明，经过氧化处理的碳纤维复合材料在热稳定性和耐磨损性能方面均表现出了良好的性能。这进一步证明了高温气相氧化处理是一种有效的提高碳纤维与聚醚醚酮基体界面结合强度的方法。
综上所述，碳纤维高温气相氧化处理对聚醚醚酮复合材料的拉伸和层间剪切性能具有显著的影响。通过优化氧化工艺条件，可以进一步提高碳纤维与聚醚醚酮基体的界面结合强度，从而改善复合材料的整体性能。这一研究为碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的优化设计和应用提供了重要的理论依据和实践指导。
