碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料由于具有优良的比强度、比刚度以及性能稳定性等而广泛应用于航空航天、汽车工业、石油/天然气运输工业以及医用材料等领域。目前,制备CF/PEEK复合材料通常是从国外购买预浸料,然后进行成型。但是预浸料成本较高,常温常压下呈固态,在复杂结构的铺层过程中,不易覆模,容易破坏预浸料本身的连续性,导致力学性能下降。CF/PEEK纤维柔性混编织物作为柔性织物制备CF/PEEK复合材料不仅能够解决PEEK熔融黏度高难以浸润CF的问题,而且在替代预浸料制备复杂构件的应用领域具有广阔的前景。但是CF表面光滑且呈惰性,与热塑性树脂之间的界面结合较差,因此,界面问题已经成为CF/PEEK复合材料发展中限制其应用的首要问题。本文采用ABAQUS模拟分析了界面性能在复合材料拉伸性能研究中的重要性,发现改善界面性能对于提高复合材料力学性能具有重要意义;详细讨论了CF与PEEK纤维的表面形貌、表面化学组成、表面能以及二者之间的润湿参数和界面剪切强度。采用动态接触角测试依据酸碱理论计算了CF与PEEK的表面能,发现二者表面能极性分量低,因此CF/PEEK的界面较差,其中在研究PEEK的表面能时,提出采用等张比容基于PEEK的化学结构计算得到其表面能,与酸碱理论计算结果相一致;基于轴对称圆柱端界面端应力奇异性理论研究了CF/PEEK微脱粘试验不同楔角对应的应力奇异性指数λs,发现楔角为30o时,λs为0.0364,界面剪切强度(IFSS)为42.87±3.62 MPa。对不同树脂-纤维体系的粘附功Wa和IFSS的关系进行研究,发现Wa增加则IFSS增加,因此可以通过调整表面能增加CF/PEEK之间的Wa来提高二者的界面强度。对CF和PEEK的表面化学状态以及二者之间的润湿参数进行研究提出了改善界面相容性的方法,并结合Young方程预测了CF/PEEK微脱粘试样的楔角(即静态接触角),与试验结果相吻合。为了提高CF与PEEK之间的润湿性和IFSS,将CF和PEEK纤维在含有以下气体的射频(RF)等离子体中同时进行处理:空气、Ar以及Ar-空气。采用SEM和AFM观察等离子体处理后CF与PEEK纤维的表面形貌发现,表面粗糙程度增加,而CF的表面粗糙度增加有利于增强CF与PEEK之间的机械啮合。分别研究了等离子体改性对CF以及PEEK化学结构和性能的影响,发现试验的改性时间内,等离子体不会影响二者的化学结构以及基本性能。通过X射线光电子衍射能谱(XPS)和酸碱滴定法对改性后的CF和PEEK的表面元素以及基团进行研究,发现氮、氧元素含量升高,表面极性基团和酸性基团增加,表面能极性分量增加,有利于提高二者之间的相互作用,提高界面性能。润湿参数计算以及微脱粘测试结果表明等离子体改性可以有效的提高CF与PEEK纤维之间的Wa以及IFSS。而且,采用Ar-空气的等离子体改性比单独使用Ar或者空气的效果更好,其中,在Ar-1 min-Air-1 min等离子体处理后,IFSS提高了39.32%,表明等离子体改性可以在不影响CF力学性能以及PEEK的热加工性能的基础上,有效的改善二者之间的润湿性能,提高界面结合强度。对复合材料的成型工艺进行研究,确定成型温度为370°C,成型压力为0.5MPa,结晶温度为300°C;从树脂含量、化学结构以及结晶度等角度对由预浸料和等离子体改性前后的织物制备的复合材料进行研究,发现由预浸料和织物制备的复合材料化学结构和结晶度基本相同,由织物制备的复合材料的树脂含量较高,因此力学性能较差;对比等离子体改性前后的织物制备的复合材料,发现改性后CF表面非均匀成核位点增加,晶粒尺寸减小,力学性能提高;采用数值计算根据IFSS对CF/PEEK复合材料层合板的拉伸强度进行预测,结果表明拉伸强度随着IFSS的增加而增加,并且与试验结果一致;测试复合材料的拉伸强度、弯曲强度以及层间剪切强度(ILSS),发现等离子体改性后的织物制备的复合材料的拉伸、弯曲以及ILSS分别提高46.95%、44.25%和52.67%。此外通过四点弯曲试验,测试了预浸料和柔性织物制备弯曲梁的强度,结果表明,该织物具有良好的垂悬性和适形性,更适用于制备形状复杂的结构,而经过等离子体改性后制备的曲梁比预浸料制备的曲梁具有更优异的性能。