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复合材料的基体与增强材料之间需要通过界面实现载荷传递，而复合材料界面能否有效传递载荷，取决于增强体与基体之间界面的结合程度，从而最终决定复合材料的性能。因此，为了改善复合材料的性能，必须实现界面的合理设计和控制。本课题以增强体—碳纤维布和基体材料—环氧树脂为研究对象，通过实验室自制表面改性剂和酸处理氧化相结合的方法对碳纤维布进行表面改性处理，利用改性后的碳纤维布制备碳纤维布/环氧树脂（CFS/EP）复合材料，并对其力学性能和界面性能进行评价。首先，采用具有良好稳定性的聚乙二醇（PEG）溶剂体系分散改性纳米SiO2，制备得到SiO2/聚乙二醇剪切增稠液体（STF），并对其制备工艺条件进行研究；结果表明：纳米SiO2粒子在PEG溶剂体系中具有良好的分散性，且粒子间联系紧密；经过PEG改性后的纳米SiO2粒子表面出现C-O和C-H基团，同时Si-OH特征峰增强；SiO2的质量分数、PEG的分子量以及环境温度均对SiO2/聚乙二醇剪切增稠液体的剪切增稠效应具有显著的影响，当纳米SiO2和PEG的质量比为3:10，且以PEG400和PEG600为溶剂体系分散介质，制备的SiO2/聚乙二醇剪切增稠液体（STF）具有良好的剪切增稠效果。其次，原创性地提出了以制备的SiO2/聚乙二醇剪切增稠液体为表面处理剂改性碳纤维表面的设想，并对改性处理的可行性进行了研究，结果表明：酸氧化预处理后的碳纤维经表面改性剂SiO2/聚乙二醇剪切增稠液体改性后，表面沟槽被表面改性剂有效填充，同时，Si-O-Si、Si-OH、-OH等官能团被引入，使碳纤维布的表面活性和浸润性能有效提高，这为高性能碳纤维布增强环氧树脂复合材料的制备提供了良好的基础。最后，以改性后的碳纤维布为增强体，制备碳纤维布增强环氧树脂复合材料，并对其力学性能和界面性能进行表征，结果显示：与未经处理的CFS/EP复合材料（A-CFS/EP）相比，经一步法和二步法氧化预处理后的CFS/EP复合材料（H-CFS/EP和H1H2-CFS/EP）的拉伸强度有所降低；经SiO2/聚乙二醇剪切增稠液体处理后碳纤维制备的CFS/EP复合材料力学强度有明显的提高，其中，与A-CFS/EP、H-CFS/EP和H1H2-CFS/EP复合材料相比，碳纤维布经过SiO2/聚乙二醇剪切增稠液体处理后复合材料的拉伸强度分别提高了26.08%，30.87%和37.56%，层间剪切强度（ILSS）分别提高了76.95%、35.44%和31.93%；由于氧化预处理增加了碳纤维表面的粗糙度，提高了比表面积，H-CFS/EP和H1H2-CFS/EP的层间剪切强度较A-CFS/EP分别提高了49.61%和58.54%。该方法为改善纤维/树脂基复合材料的界面性能研究提供了新思路。