碳纤维因其优异性能,引起了研究学者们的广泛关注。通常,为了改善其性能,需要进行石墨化处理,然而石墨化过程需要高温环境和较长周期,不符合节能减排的要求。此外,碳纤维表面改性也是其研究热点之一。本文提出并建立了一种新型的“电化学”工艺方法,是对传统的电化学方法进行了适当的改进。该试验装置中,极板与电解液仍然存在,不同之处在于将碳纤维单丝直接连接在两极板之间,作为主要研究对象,电解液作为反应源和冷却介质。在室温下,探究了工艺参数(电流强度,反应时间和电解液种类)对碳纤维低温晶化的影响。通过改变电解液的种类和调整其它工艺条件,初步实现了金属氧化物(氧化锌和二氧化钛)在碳纤维表面的原位形成。试验中,先后利用X射线衍射(XRD)分析技术、Raman分析技术、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对试验得到的样品进行了物相组成、表面形貌和微观结构的表征分析,采用能量散射谱仪(EDS)和荧光分光光度计对部分样品进行了元素分析和PL测试,初步探究了试验工艺参数的变化对样品微观形貌和显微结构的影响。研究结果表明,对于碳纤维的低温晶化而言,电流强度和反应时间是影响晶化程度的主要因素,电解液的选择,要求呈惰性,不易挥发,不易氧化燃烧。当试验的工艺条件合适时,碳纤维内部可形成类金刚石相。电解液的选择和配制,对涂层在碳纤维表面的原位形成起到至关重要的作用,10 g/L的醋酸锌乙醇溶液作为电解液,反应时间30 s,电流强度60 mA,可实现高质量的氧化锌涂层的原位形成,且涂层致密均匀,结晶度较高。钛酸四丁酯与乙醇体积比为1:1的混合溶液作为电解液,反应时间30 s,电流强度50 mA时,可实现针状结构二氧化钛晶体在碳纤维表面的快速原位生长。