碳布/树脂复合材料因其低密度、高比强度、高耐热性、高耐磨可设计性强 等优点，已逐步成为新型传动/制动系统材料的选择。然而，因碳纤维固有的表 面光滑及活性低等特点，使得碳纤维/树脂界面脱粘树脂剥离等成为拓展该类材 料应用领域的阻碍。解决该问题的关键在于如何高效、无损地提升碳纤维与树脂 基体的结合位点，从而系统提升复合材料整体力学、热稳定性能，耐磨损性能， 延长材料使用寿命，扩展其应用领域。 基于此，本项目研究以水热生长、溶胶-凝胶、化学接枝等方法为基础，构 筑不同尺寸、不同结构、不同化学活性的 TiO2/碳纤维多尺度碳布，随后经浸渍 酚醛树脂、热压成型，制备得到碳布/树脂复合材料。本项目主要从复合材料力 学性能、热稳定性能、界面特征及摩擦行为等方面系统研究多尺度增强碳布对碳 布/树脂复合材料摩擦性能的影响。（1）采用一步水热法在碳纤维原位生长均匀的 TiO2 纳米棒，形成 TiO2 纳 米棒-碳布多尺度增强体，并探究了水热生长温度对碳纤维表面 TiO2纳米棒疏密 度的影响。均匀 TiO2纳米棒可显著提高碳纤维/树脂界面的机械啮合，以其增强 的树脂复合材料拉伸强度增加了 84.3%，三点弯曲强度提升了 73.9%，磨损率降 低了 56.2%，摩擦学性能较为稳定。（2）综合溶胶-凝胶法、水热原位生长等方法，成功构筑了稳定的 TiO2 纳 米线-TiO2薄膜-碳纤维三元多尺度增强体。该结构可有效地减少纤维表面应力， 避免因应力集中而导致界面脱粘及纤维损伤，减缓基体裂纹扩张，增强了碳纤维 纤维/树脂界面的稳定性，起到稳定的增韧作用。该结构使其复合材料三点弯曲 强度增加了 40.0%，磨损率降低 60.8%。（3）采用水热生长、水浴接枝等方法设计了 APS-TiO2纳米棒-碳纤维多尺 度增强碳布。APS-TiO2纳米棒-碳纤维实现了碳纤维/树脂界面处机械啮合与化学 交联的协同增强。在碳纤维、TiO2纳米棒及树脂之间形成均匀的高强度过渡层， 进而提升了复合材料机械强度及耐磨损性能。其中材料拉伸强度提高了约 158.7%，磨损率降低了约 63.0%，且连续制动过程中稳定性明显提升。