文章背景

随着航空航天、国防军工、新能源汽车与轨道交通等关键领域的飞速发展，对核心材料的轻质高强、耐极端环境、多功能集成等性能提出了日益严苛的要求。纤维增强树脂基复合材料（FRP）凭借轻质高强、耐腐蚀、热稳定性优异及可设计性强等突出优势，已成为支撑这些领域技术升级的战略关键材料。然而，高性能纤维（无论是无机纤维还是有机纤维）普遍存在表面化学惰性高、与树脂基体界面相容性差的共性难题，导致复合材料应力传递效率低、易出现层间失效，严重制约了其综合性能的充分发挥。

界面作为复合材料的“桥梁”，其结合质量直接决定材料整体性能。针对这一核心瓶颈，界面工程策略通过精准调控纤维表面特性与界面结合机制，成为破解FRP性能提升难题的关键路径。近年来，科研人员围绕纤维表面改性、界面结合理论创新、制备工艺优化等方向开展了大量探索，推动FRP向结构-功能一体化、智能化、绿色化方向快速发展，为其在更极端工况、更广泛场景的应用奠定了基础。

文章概述

本文系统性地综述了界面工程策略在推动纤维增强树脂基复合材料研究进展中的核心作用、关键机理及未来展望。纤维增强树脂基复合材料因其优异的比强度、比模量、耐腐蚀性及可设计性，已成为航空航天、国防军工、交通运输及新能源等关键领域的战略性材料。然而，其性能的充分发挥从根本上受限于增强纤维与树脂基体之间的界面相容性。

本文首先从材料学本源出发，深入剖析了代表性高性能无机纤维（如碳纤维、石英纤维、玄武岩纤维）与有机纤维（如芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维）的微观结构、核心性能及其应用领域，进而凝练出其面临的共性科学难题：纤维表面固有的高化学惰性与低表面能，导致其与树脂基体间界面物理/化学相容性差，严重制约了载荷的有效传递，并易诱发界面脱粘与微观裂纹扩展，成为复合材料宏观性能的薄弱环节。

为攻克此界面瓶颈，本文重点围绕四大界面调控基础理论——浸润性理论、吸附理论、化学键合理论及过渡层理论，进行了深入的机理探讨。这些理论分别从能量匹配、弱相互作用协同、强共价键构建及模量梯度缓冲等不同维度，为理解与优化界面行为提供了坚实的理论基础。在此基础上，文章详尽评述了当前主流的纤维表面处理技术，包括物理法（如等离子体处理）、化学法（如酸碱刻蚀、化学接枝、偶联剂涂层）以及新兴的纳米材料沉积技术。通过大量国内外前沿研究案例，论证了这些技术在提升纤维表面能、引入活性官能团、构建微纳互锁结构及形成强韧化学键合等方面的有效性，显著增强了复合材料的界面剪切强度、层间剪切强度及长期耐久性。

进一步地，本文综述了界面工程赋能下纤维增强树脂基复合材料在结构-功能一体化、智能自修复、绿色可持续及先进制造工艺等方面的最新研究进展。最后，文章前瞻性地提出了该领域未来发展的五大核心方向：开发高性能、功能化与智能化的新型树脂体系；发展低成本、数字孪生驱动的智能化制造技术；实现材料的结构-功能一体化设计与应用；建立高效、绿色的循环回收再利用技术路径；以及深化人工智能与复合材料研发的全链条耦合。本综述旨在为通过界面工程策略突破现有复合材料性能边界，实现其向高性能化、多功能化、智能化及可持续化的跨越式发展提供系统的理论指导与技术借鉴。

本文以综述形式即将在《高分子学报》2025年第12期“高分子复合材料与自修复材料”专辑印刷出版。第一作者为武汉纺织大学硕士生陈茗，通信联系人为陈凤翔教授和徐卫林院士。

引用本文

陈茗, 史芷丞, 陈凤翔, 徐卫林. 界面工程策略赋能纤维增强树脂基复合材料研究进展. 高分子学报, 2025, 56(12), 2246-2261Chen, M.; Shi, Z. C.; Chen, F. X.; Xu, W. L. Interfacial engineering strategies empowering advanced fiber-reinforced polymer composites: a review. Acta Polymerica Sinica, 2025, 56(12), 2246-2261

doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2025.25224