当今，限制碳纤维增强树脂基复合材料性能进一步提升根本原因在于碳纤维与基体之间存在较弱界面性能，导致复合材料受到应力时出现界面直接失效现象。在复合材料中构筑具有优异性能的界面区域能够确保当复合材料受到外部应力时，应力能高效的从基体传递到纤维上，对提高碳纤维复合材料力学性能具有重大意义。本文受大自然生物矿化现象启发，分别采用价格低廉、可降解、生物相容性良好的丝素蛋白（SF）、水性上浆剂材料作为有机模板调控诱导无机矿物羟基磷灰石（HA）矿化，通过生物矿化方法在碳纤维表面构筑“有机-无机”花瓣状、苔藓状结构的HA来提高碳纤维复合材料界面性能。本项目具体研究内容如下：。 （1）由于现有研究——生物矿化诱导HA时间较长（数天或数月），不仅浪费时间，而且还会造成资源浪费、增加实验成本等问题。为了提高矿化诱导HA效率，本项目探究在模拟体液中加入十六烷基三甲基溴化铵对矿化诱导HA速率影响。进一步通过原位生长在CF表面成功构筑了“有机-无机”结构，目的是起到增强复合材料界面作用。通过一系列测试对矿化前后CF进行表征，证明花瓣状结构的HA成功在纤维表面矿化。此外，发现本文制备的CF-HA/PEEK复合材料的力学性能得到了有效地提升，且CF-HA/45/PEEK复合材料层间剪切强度和抗弯强度相比未处理碳纤维/聚醚醚酮（UCF/PEEK）复合材料提高了45.9%和51.2%。通过细胞实验证明了CF-HA具有良好的生物相容性。该方法为快速矿化HA提供了方向。 （2）受到“骨矿化”过程启发，采用简单设备、实验条件温和、环保又经济的生物矿化法构建CF-HA多尺度增强体，从以往实验发现，有机模板大多是高分子或有机物，不能承受高温度（CF/PEEK加工温度385℃）或许会对后续制备的复合材料性能造成影响。本项目进一步利用上浆剂作为有机模板诱导矿化HA。同样对矿化前后的CF进行了一系列测试表征，表明苔藓状结构的HA成功构筑在纤维表面。通过在模拟体液中加入十二烷基硫酸钠，解决了以往诱导矿化HA时产生分散性差、团聚严重、杂乱棒状问题。力学性能测试结果表明多尺度增强体对复合材料的力学性能有显著的影响，CF-HA1:1/PEEK 三元复合材料比未处理碳纤维/PEEK 两元复合材料具有更高的抗弯强度和层间剪切强度，分别比UCF/PEEK复合材料提高47.4%和56.7%。通过生物矿化实验测试，表明复合材料具有良好生物活性。制备的复合材料有望在肿瘤修复、骨科种植、口腔种植等领域得到应用。