中文摘要：

低地球轨道最重要、最危险的环境因素是原子氧，常用于航天器高频天线组件的高模量碳纤维/环氧复合材料(CF/EP)耐原子氧侵蚀能力差，其形成的界面也易聚集原子氧，本项目将着重于对CF/EP复合材料的界面进行抗原子氧侵蚀保护。以表面镀Au的碳纤维作为基底，采用分子自组装方法定向排列纤维表面的有机官能团，形成一系列微结构可控界面相，研究复合材料自组装界面相参数如分子结构、官能团极性、界面相厚度以及分子定向有序排列性等与耐原子氧的关系，揭示复合材料界面耐原子氧侵蚀机制，这对于提高复合材料结构在空间环境条件下使用的可靠性，对于设计合理的纤维-聚合物基体界面微结构、实现复合材料整体性能的控制具有重要意义。通过以上研究，为空间环境条件下复合材料的使用奠定一定的理论基础。

结论摘要：

低地球轨道最重要、最危险的环境因素是原子氧，常用于航天器高频天线组件的高模量碳纤维/环氧复合材料(CF/EP)耐原子氧侵蚀能力差，其形成的界面也易聚集原子氧，本项目着重于对CF/EP复合材料的界面进行抗原子氧侵蚀保护。对碳纤维分别采用了三种改性方法首先，对碳纤维表面进行化学镀金，获得的金镀层致密、均匀、厚度为80nm左右，和碳纤维结合力强。以镀金碳纤维作为基底，采用分子自组装方法将有机芳基硫醇分子引入，定向排列纤维表面的有机官能团，采用单丝拔出仪研究了不同的分子结构对复合材料界面耐原子氧性能的影响，结果表明Au/有机硫醇自组装体系的引入大大提高了复合材料界面的耐原子氧性能。采用AFM揭示了复合材料界面耐原子氧侵蚀机制由于Au的原子氧剥蚀率为0，而且有机硫醇分子又能将Au和树脂能很好的结合起来，形成了较强的粘合界面；其次，将碳纤维表面通过氧化还原的方法形成羟基化表面，在其上进行4种有机硅烷衍生物的分子自组装，采用单丝拔出仪研究了不同的末端官能团、分子浓度对复合材料界面耐原子氧性能的影响，采用AFM和XPS等揭示了复合材料界面耐原子氧侵蚀机制认为是由于有机硅烷经过原子氧作用后，产生的SiO2覆盖在界面上，从而阻止了原子氧的进一步侵蚀；最后，分别对碳纤维表面进行2种纳米粒子改性，借助于上浆剂将纳米SiO2粒子涂覆在CF表面，将3种具有不同有机官能团的纳米POSS粒子化学接枝到氨基化的CF表面，研究了不同的纳米粒子浓度以及官能团结构对复合材料界面耐原子氧性能的影响，结果表明纳米粒子的引入也提高了碳纤维/环氧复合材料界面的耐原子氧性能。其作用机制还在进一步分析中。通过以上的方法，形成了一系列微结构可控界面相，大大地提高了复合材料界面耐原子氧性能，提高了复合材料结构在空间环境条件下使用的可靠性。