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近年来,磁控溅射技术以其低温、高速的特点,在薄膜制备领域得到了广泛的应用。本文将磁控溅射技术引入到炭纤维表面改性当中,在炭纤维表面通过磁控溅射制备碳膜,研究在炭纤维表面磁控溅射镀碳膜对炭纤维本体及复合材料界面性能的影响,这对于炭纤维表面改性方法的丰富和改性机理的深入探索具有重大的理论价值和现实意义。炭纤维由于直径小、质脆,在其表面制备的碳膜难于原位表征,故以单晶硅为媒介,研究磁控溅射镀膜的工艺性。结果表明:溅射功率和靶基距是影响镀膜速率和成膜质量的两个重要工艺参数。溅射功率越大,靶基距越小,溅射速率越快。溅射功率增大,碳膜的纳米硬度和模量增大,表面粗糙度增大。拉曼(Raman)光谱分析表明,溅射功率增大,碳膜结构发生变化,sp3杂化成分增加,晶体结构更加完整。通过磁控溅射工艺参数的研究,确定最佳溅射条件为:溅射功率250w,靶基距4cm。采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱(XPS)对镀膜前后炭纤维表面形貌和化学状态进行研究,结果表明:溅射时间增加,炭纤维表面沟槽加宽加深,碳粒子聚集形成的突起增多,表面粗糙度增加。XPS分析结果表明,镀膜后炭纤维表面含氧官能团含量较未镀膜前大幅度降低,炭纤维表面新形成的碳层呈现化学惰性,与树脂浸润性差。研究了碳膜厚度对炭纤维拉伸强度的影响,结果表明:采用磁控溅射在炭纤维表面沉积碳膜对炭纤维具有明显的补强作用,炭纤维拉伸强度提高28.67%。Raman光谱分析表明:在炭纤维表面通过磁控溅射形成的碳膜,微晶尺寸增大,石墨化程度提高,晶体结构更加完整。以环氧树脂和聚酰亚胺树脂为基体制备炭纤维微复合材料,研究了磁控溅射镀膜对炭纤维复合材料界面剪切强度(IFSS)的影响,并利用SEM观察复合材料界面剪切破坏断口形貌,结果表明:镀膜后,炭纤维复合材料IFSS降低,界面破坏模式为单纯的界面破坏。研究了对炭纤维表面进行等离子体预处理后镀膜对炭纤维复合材料IFSS的影响,结果表明:炭纤维经过等离子体预处理后镀膜,其复合材料IFSS比炭纤维直接镀膜的复合材料IFSS提高。对于环氧树脂,炭纤维预处理后镀膜,最佳镀膜时间为30min,此时IFSS为34.80MPa,比未镀膜前提高了13.10%,剪切破坏断口上粘附有大量基体树脂,而其他镀膜时间下的