碳纤维质量轻、强度高、模量高、耐高温、耐腐蚀，而且加工方便，是树脂基复合材料中最常用的增强材料。碳/环氧复合材料作为一种新型的先进复合材料，在航空航天、机械、医疗、体育、交通等领域有着极为广泛的应用。但是，碳纤维的表面能低、缺乏极性官能团等缺点使其与基体树脂的结合不够理想。大量研究表明，表面处理可以改变纤维表面的物理、化学状态，提高基体与纤维的界面结合能力，从而使复合材料的综合力学性能得到显著提高。因此试验采用广泛使用的阳极氧化法对碳纤维表面进行了处理，观察了纤维处理前后表面状态的变化，并探讨了其对碳/环氧（C/EP）复合材料力学性能的影响。

　　阳极氧化虽使碳纤维的比表面积增加，但同时也伴随着碳纤维强度的损失。对阳极氧化处理前后的碳纤维复丝进行拉伸试验，由纤维断裂载荷的变化可反映出不同条件下阳极氧化对纤维的损伤程度。随着氧化时间的增加，纤维抗拉强度呈下降趋势。当电流密度为1A/m2时，碳纤维强度的下降先快后慢，处理2min后就下降了15%，但是随着氧化时间的增加，下降的趋势减慢，这可能是因为碳纤维表面突出的尖端部位与其它部位的氧化刻蚀不均匀，使裂纹尖端处的应力集中得到了一定程度的缓解，所以碳纤维的断裂载荷变化不明显。

　　当电流密度为2A/m2时，碳纤维断裂载荷随氧化时间直线下降；处理10min以后，碳纤维的强度仅剩下原来的39%。原因是碳纤维表面被严重氧化刻蚀，表面裂纹和缺陷的大量增加，导致碳纤维强度下降，随着阳极氧化电流密度的增加，碳纤维的强度是下降的，即电流密度越大，碳纤维强度损失越严重。

　　经过1A/m2×2min阳极氧化处理后，复合材料的抗弯强度、弯曲模量、平面抗剪强度和横向抗剪强度（即界面结合强度）分别增加了63%，17%，13%和93%，但冲击强度下降了12%；2A/m2×10min阳极氧化处理虽然使复合材料的横向抗剪强度提高了1.5倍，但其它力学性能均有不同程度的下降，尤其冲击强度约下降了80%，这可能是因为2A/m2×10min阳极氧化的电流密度较大，氧化时间过长，以致对纤维的损伤过于严重，而且界面结合强度过高会导致脆性破坏所致。综上所述，阳极氧化处理的电流密度不宜太大，时间不宜超过2min。

　　阳极氧化处理可使碳纤维的表面状态发生变化。电流密度较高时，随着氧化时间的增加，碳纤维的比表面积明显增加；电流密度较低时，比表面积随着氧化时间的延长先增后降，但阳极氧化都伴随着碳纤维强度的下降。阳极氧化处理可使纤维与基体界面结合增强，但界面结合过强，复合材料的性能反而降低，只有适当的界面结合才会提高碳环氧复合材料的综合力学性能。

　　阅读延伸：《碳纤维在预氧化过程中会出现哪些变化》