21世纪初,高性能碳纤维由于其极高的比强度和模量被作为增强体广泛应用于航空航天领域,作为增强体,碳纤维增强树脂基复合材料已经被应用于航空航天领域中的重要结构件,随着碳纤维机械性能的提升,如何使得碳纤维增强树脂基复合材料更好的发挥出碳纤维的机械性能成了目前重要的研究内容;碳纤维的表面改性是一种通过对碳纤维表面进行不同形式的处理,使得碳纤维表面性质发生改变的一种方式,而通过对碳纤维进行表面改性,提高与树脂之间的结合强度从而达到提升整体机械性能的研究是目前提高碳纤维增强复合材料综合力学性能的一个重要研究方向。石墨烯片是一种具有超高模量和比强度的二维材料,本文将通过热化学气相沉积法,对碳纤维表面进行改性处理,在碳纤维表面生长出一定厚度的垂直石墨烯片,在碳纤维表面生长出石墨烯片;基体采用环氧树脂体系,通过真空袋成型方式制备碳纤维增强复合材料,并测试其机械性能。结果表明,在1100℃下改性不同时间后,碳纤维表面均生长出了一定厚度的垂直石墨烯片。使用热化学气相沉积法生长了垂直石墨烯片的碳纤维与树脂结合,采用真空袋成型法按国标制备试样,得到了力学性能优良的复合材料,测试结果表明,当生长时间为10 h时,其综合力学性能最好,其中拉伸强度提高了22.0%,拉伸模量提高了20.7%,弯曲强度提高了21.7%,弯曲模量提高了20.9%。观察发现石墨烯片和树脂之间的结合情况不太理想,对碳纤维进行进一步的电化学改性,碳纤维作为阳极,电解质溶液选择5%碳酸氢铵溶液,在不同的电流密度条件下改性不同的时间,通过模压成型制备碳纤维增强复合材料,并对其机械性能进行测试,测试结果表明,在改性条件为0.3 m A cm-2氧化5 min时,其综合力学性能最好,对比未处理的碳纤维复合材料,其平均拉伸强度和平均拉伸模量分别增加了29.2%和25.0%,对比生长10 h后的石墨烯碳纤维复合材料,其平均拉伸强度和平均拉伸模量分别增加了5.4%和11.6%;对比未处理的碳纤维复合材料,其平均弯曲强度和平均弯曲模量分别增加了8.1%和26.6%,对比生长10 h后的石墨烯碳纤维复合材料,其平均弯曲模量增加了9.1%。