石墨烯和碳纤维都是具有优异性能的新型材料。石墨烯作为碳的同素异形体，具有出色的光学、电学、力学特性，被广泛应用于电子、光电、生物医学等领域。而碳纤维则因其轻质、高强度、高刚度、耐高温、耐腐蚀等特性，在航空、航天、汽车、运动器材、医疗器械等领域得到广泛应用。当石墨烯和碳纤维复合强化，进一步提升材料性能，在未来的科技上，满足高尖端领域的应用。

    由于碳纤维表面光滑、惰性大、具有化学活性的官能团少，导致碳纤维与基体树脂之间的界面粘结强度低，界面存在较多缺陷，成为了复合材料的薄弱环节。

超声波技术应用

    采用超声波技术对复合材料的界面进行改性，在新材料研究上的一次研究探讨，石墨烯与碳纤维复合材料结合，通过超声波在液体介质中传播时产生强烈的空化效应、机械效应和热效应。这些作用可以破坏石墨烯和碳纤维表面的微观结构，使其表面变得粗糙，并产生大量的活性基团。这些活性基团能够增强石墨烯与碳纤维之间的相互作用力，从而促进它们之间的复合。

设备选型

    某高校针对石墨烯与碳纤维两种材料的复合性能测试，考虑两种材料均为高性能新型材料，设备采用YL0810-120超声波清洗机，云奕YL系列，超声波频率120kHz。因为复合材料的层间剪切强度和拉伸强度随着振幅的增加而增加，但是超声波振幅过高，随着能量增大到足以产生气蚀作用时，不但不能减少树脂浸渍纤维过程中产生的气泡，反而由于超声波对树脂的微扰引入了更多的气泡，使复合材料界面粘接性能降低。所以，需要选择合适的超声波型号，改善材料间界面的性能。

    根据中国科学院宁波材料技术与工程研究所前期研究数据发现，石墨烯纳米粒子接枝到碳纤维表面可以有效提高碳纤维复合材料的界面性能。通过相反转法和自乳化法成功研发出两种具有良好稳定性的石墨烯改性上浆剂，并且有效提升了碳纤维的复合材料的界面粘结性能，其界面剪切强度（IFSS）可达92.3 MPa，而且碳纤维的上浆率低于1.5%，饱和吸水率低于2%。采用石墨烯强韧化碳纤维，优化加工成型工艺条件，得到综合性能优异的石墨烯强韧化碳纤维复合材料，复合材料层间剪切强度可达73.5 MPa；I型层间断裂韧性提高幅度为33.3%。