随着对纳米材料的深入研究,发现纳米材料具有许多独特且优异的性能,并开发出了一系列结构功能一体化的纳米器件。为实现纳米材料的精准可控生长,对其形成机制进行深入研究成为当前的研究热点之一。此外,通过合理设计其组成和结构,在复合材料中引入纳米相,使其与基体相有效发挥性能互补的协同作用也成为复合材料的重要发展方向。本文采用化学气相反应法（CVR）在炭纤维表面合成SiC纳米线。系统分析了合成温度、纤维结构以及硅和二氧化硅的摩尔比对SiC纳米线形貌和结构的影响。研究发现,在1350?C和1400?C各保温30 min、硅和二氧化硅的摩尔比为2:1时,可在炭纤维表面获得大量平均直径²5 nm且直径分布窄的纳米线。通过对1300?C保温不同时间的样品进行显微结构分析,发现SiC纳米线形成机制为:Si与SiO₂混合粉末反应生成SiO蒸气,随后SiO蒸气形成以Si为晶核、SiO_x为壳层的纳米颗粒;这些纳米颗粒自组装形成Si-SiO_x纳米棒;炭纤维与坩埚内残余的氧气反应生成CO气体,随后CO气体与该纳米棒发生化学反应,最终转化形成SiC纳米线。纳米颗粒自组装形成纳米棒主要是由于电偶极子作用力和范德华力的协同作用。电偶极子作用力产生于Si与SiO_x的界面。由纳米棒化学转变形成的SiC纳米线,其结构起始是非晶结构,随后在不同区域结晶,形成非晶和晶体混合的结构或晶面取向不一致的结构。这些结构随后演变成含有无规则缺陷的晶体结构。SiC纳米线通过气-固机制继续生长,形成近周期性孪晶结构。对SiC纳米线的光致发光及电化学储能性能进行研究,发现SiC纳米线的激发峰出现蓝移的现象,纳米线激发出波长为420 nm和468 nm的光谱,这有望应用于蓝紫发光二极管。电化学测试结果显示,负载SiC纳米线的炭纤维预制件的质量比电容量为3 F/g水平,与目前所报道的SiC纳米线的最高质量比电容量接近,这是由于超细的SiC纳米线具有极高的表面积和电双层面积,并且炭纤维可直接作为电极。此外,SiC纳米线还表现出近乎理想的电容特性和鲁棒稳定性。这些优异的性能表明,SiC纳米线有望应用于高性能的超级电容器。以三氯甲基硅烷（MTS）和聚碳硅烷（PCS）为原料,分别采用化学气相渗透法（CVI）和先驱体浸渍裂解法（PIP）制备了C_f/SiC复合材料。在CVI工艺中,当MTS/H₂比例为1:8时,在炭纤维表面沉积一层厚度约为0.1μm的SiC涂层,同时在纤维间隙形成大量直径⁴00 nm的SiC纳米线;当MTS/H₂比例为1:1时,在炭纤维表面沉积一层厚度约为0.8μm的SiC涂层。C_f/SiC复合材料具有高强度（248 MPa）和良好的韧性,这是因为其具有高密度、大量的纳米线以及纤维和基体之间的弱界面。采用CVR工艺在炭纤维表面生成SiC纳米线,随后通过多次PIP工艺制备C_f-SiC_NW/SiC多相复合材料。研究发现,含有SiC纳米线的复合材料,其抗弯强度最高达328 MPa,但表现出脆性。通过CVI工艺预先在炭纤维表面沉积致密的SiC涂层,随后沉积SiC纳米线,最后进行致密化处理,可获得SiC@C_f-SiC_NW/SiC复合材料。CVI制备的SiC涂层可有效地保护炭纤维,降低炭纤维与基体间的结合强度,提高复合材料的韧性。