在短切碳纤维增强热塑性复合材料领域，界面优化是提升材料性能的关键环节。纤维与基体之间的界面区域虽然只占材料体积的很小部分，却决定着高达80%的力学性能表现。短切碳纤维表面固有的惰性特性使其与大多数热塑性树脂的相容性较差，未经处理的复合材料界面结合强度通常不足10MPa。
表面处理技术是改善短切碳纤维界面性能的首要手段。电化学氧化法通过精确控制电解液浓度和电流密度，能够在纤维表面构建纳米级粗糙结构，同时引入含氧官能团。研究表明，经过优化的氧化处理可以使纤维表面能提高至50mN/m以上，与聚酰胺类树脂的接触角降低到30°以下。等离子体处理作为干法工艺的代表，能够在几秒钟内完成纤维表面活化，避免溶剂污染问题。
界面相的构建是另一个重要方向。在短切碳纤维表面接枝聚合物链，形成从纤维表面延伸到树脂基体的过渡层，能够有效缓解界面应力。例如，通过原子转移自由基聚合在纤维表面生长聚甲基丙烯酸甲酯刷状分子层，可以使界面剪切强度提升150%。这种"分子桥梁"的设计理念正在发展成为界面工程的新范式。
近年来，多尺度增强概念为界面优化提供了新思路。在短切碳纤维表面原位生长碳纳米管或石墨烯片，构建"微-纳"多级结构。这种设计不仅通过机械互锁效应提高了界面结合力，还形成了三维导电导热网络。测试数据显示，多尺度增强的复合材料界面韧性可达80J/m²，是传统材料的4倍以上。
在实际应用中，短切碳纤维增强热塑性复合材料的界面性能必须考虑加工条件的影响。注塑过程中的高温高剪切环境可能导致界面退化，合理设置工艺参数至关重要。研究表明，当熔体温度超过树脂分解温度70%时，界面性能会急剧下降。通过在线监测和智能控制，可以将界面性能的波动范围控制在±5%以内。
