碳纤维具有各种优异的性能,比如机械性能、化学稳定性等,但是碳纤维很少直接使用,一般都是在碳纤维上生成表面产物来提高碳纤维的性能。本文运用了一种新型的“电化学”方法,详细研究了实验过程中的工艺参数变化对实验结果的影响。这种“电化学”方法和传统的电化学方法不同在于本实验中使用碳纤维连接在二个极板之间,碳纤维作为加热源和涂层生长的基体,而电解液提供了反应源也充当了冷却介质,同时起到了隔绝空气和防止碳纤维被氧化的作用。通过使用扫描电子显微镜(SEM)、激光共焦拉曼分析仪(Raman)、透射电子显微镜(TEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)和热重差热分析仪(DT-TGA)等不同的分析表征手段对制备样品的形貌表征和质量进行评价。本文研究的内容主要有以下三点:(1)使用丙三醇和乙二醇溶液的体积比为3:1作为电解液,把单根碳纤维固定于二个极板之间,运用新型的“电化学”方法在碳纤维表面原位生长了网状结构的石墨烯片。在本文的实验过程中通过改变反应过程中各种工艺参数(电压大小、反应时间等),根据表面产物的SEM图和Raman光谱结果,探索了不同条件下的工艺参数对石墨烯片形貌和质量的影响,实现了对工艺参数的优化。研究结果表明,只有在190V,5s的工艺条件下才能够生成质量良好的网状石墨烯片。(2)使用上述同样的“电化学”方法,通过改变实验过程中不同的工艺参数(反应时间、电压大小、丙三醇和乙二醇的体积比等),研究了碳纤维表面石墨烯和碳纳米管的生长和转化的影响因素。研究结果表明,通过对工艺参数调整,不仅可以实现石墨烯和碳纳米管的生长而且可以实现在不同条件下石墨烯片和碳纳米管的转化。(3)本实验通过“电化学”的方法,在碳纤维表面制备一层氧化铝涂层保护碳纤维不被氧化,在实验中通过调节不同的工艺参数(电压大小、反应时间和溶质浓度等),研究了不同工艺参数的变化对碳纤维表面的氧化铝涂层生长的影响。研究表明,通过调整不同的工艺参数对氧化铝涂层进行工艺优化,发现只有在合适的条件下才能够制备出均匀的氧化铝涂层,并且测试了 A1203-CF的抗氧化性能,发现比空白碳纤维的安全温度提高了 200℃。