Abstract
本研究旨在探討碳纖維表面處理對碳纖維強化碳素複合材料(碳/碳)機械性質的影響。 對高強度聚丙烯 系碳纖維、高模數聚丙烯碳纖維及瀝青系碳纖維,以硝酸作不同程度的表面處理，利用酚醛樹脂為基材製成一維及二維複合材料, 再經1000C碳化及 2200C 石墨化處理, 製成碳/碳複合材料.碳纖維在經過硝酸處理後，其拉伸強度、表面形態及表面官能基都有改變，經長時間硝酸處理後, 單纖拉伸強度呈下降趨勢，且強度分佈較廣，而直徑亦呈下降趨勢。 在電子顯微鏡下發現, 不論高強度碳纖維或高模數聚丙烯 系碳纖維, 其表面皆呈現層狀剝離現象,而高強度碳纖維更進一步有徑向腐蝕的現象;至於瀝青系碳纖維則有縱向的裂縫產生，由紅外線光譜(FTIR)及電子能譜儀(ESCA)發現, 硝酸表面處理能在碳纖維表面建立官能基, 且官能基數量隨處理時間的增加而增加。本研究並發現以處理過的碳纖維製成的碳/碳複合材料,在碳化階段其抗折強度比以未處理纖維製成的材料低, 且呈現劇變式的破壞模式，至於石墨化後的材料，以處理過纖維製成材料比未處理者呈現更高的抗折強度，且具有較高的破壞韌性。至於熱處理過程中的收縮及密度，表面處理過的纖維製成的材料，不論在碳化階段或石墨化階段，皆比未處理纖維製成的材料大。