碳纤维增强树脂基复合材料因其优异的力学性能、轻量化等特点被广泛用于飞机、宇宙飞船等航天器某些部件,然而碳纤维表面平滑且呈现化学惰性,表面能低,当与基体树脂复合时,形成的复合材料界面浸润性和粘结性会很差,使得碳纤维优异的性能很难得到充分的发挥。因此碳纤维在使用前需要进行表面处理,以增加碳纤维的比表面积和表面活性,改善其与树脂的润湿性和结合强度。基于自然界生物贻贝仿生原理,利用多巴胺自聚-粘附行为在碳纤维表面形成聚多巴胺涂层,探究多巴胺对碳纤维改性的影响,结合扫描、红外等测试手段的结果,选取3 h和6 h为下一步的实验条件。接着在室温下利用多巴胺在碳纤维表面共沉积与碳纤维具有相似结构和组成的碳纳米管,将胺基化的碳纳米管引入到纤维表面,制备了 CF-PDA-CNTs复合材料。红外光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜、动态热分析仪和万能试验机等测试方法对改性后碳纤维的表面形貌、化学成分及制备的碳纤维环氧树脂复合材料的力学性能进行了表征。结果表明,当胺基化碳纳米管的含量为0.05 g,反应时间为6 h,碳纤维表面有丰富的、密度可控的碳纳米管,取得了较好的碳纤维的改性效果,改善了碳纤维环氧树脂复合材料的力学性能。研究表明碳纤维表面PDA和CNTs不仅可以引入活性官能团,还可以增加纤维表面粗糙度,二者提高了碳纤维/环氧树脂复合材料的力学性能。本论文的研究工作对碳纳米管在碳纤维表面的引入和调控提供了一种新思路,并对高性能树脂基复合材料的制备提供了新的可行方案。