高结构炭黑在绿色轮胎中广泛使用,使轮胎胎面胶在保持耐磨性和抗湿滑性的情况下,同时降低其滚动阻力,从而显著节省降低油耗和提高安全性。本文主要对于高结构炭黑的表面纳米形貌、化学结构及炭黑表面活性状况展开研究。(1)本文采用扫描探针显微镜测试不同炭黑聚集体形貌图像,再采用Matlab图像处理和数值计算功能对图像进行二值化处理,编制差分计盒维数程序,确定图像的分形维数值,结果表明：普通炭黑表面光滑,聚集体分布相对较窄,而高结构炭黑聚集体形貌图像均呈现复杂的支链状,相对于普通炭黑分支结构看起来更加丰富；计算出普通炭黑聚集体(型号：N330、N550)与高结构炭黑聚集体(型号：CD2117、CRX2125)计盒维数分别为1.5164、1.5070、1.5874、1.5774,炭黑聚集体的分维数越大则粗糙程度越复杂。(2)本文选取普通炭黑及高结构炭黑分别在不同温度进行热处理,研究热处理对炭黑表面官能团含量和结合胶质量分数的影响。结果表明：随着温度的升高,高耐磨N系列炭黑和高结构炭黑表面氧化官能团(羧酸、酚羟基)脱落,随着温度的升高,总酸含量降低；炭黑表面的总酸量随温度的升高在减少,而结合胶在增加。(3)基于反相气相色谱法分别对不同比表面积以及含氧官能团的变化的高结构炭黑和普通炭黑的表面自由能进行了研究。结果表明：随着比表面积的增大,其色散自由能也随之增大；通过不同温度热处理高结构炭黑,炭黑表面含氧官能团脱落,色散自由能变大,而经过氧化处理高结构炭黑,炭黑表面含氧官能团增多,氧化处理后的色散自由能减少,证实含氧官能团并非吸附橡胶的活性中心。(4)采用扫描探针显微镜力曲线测定不同炭黑表面脱附力,并进行数据统计分析,探索高结构炭黑相对于普通炭黑,针尖拔离表面时测得的脱附力更大,高结构炭黑其混乱无序且晶粒的数目应该更多,通过脱附力数值的分布说明了表面微观力学性质的分布的情况,利用AFM力曲线技术对炭黑表面微观力学性质的研究。