碳纤维（CF）增强聚合物（CFRP）复合材料在航空航天、轻量化汽车、船舶和风力涡轮叶片等多个领域展现出广阔的应用前景[[1], [2], [3]]。随着对CFRP复合材料性能要求的提高，具有良好耐水性、高耐腐蚀性以及温和快速固化机制的乙烯基酯（VE）树脂成为其在CFRP中广泛应用的有力候选材料[4,5]，同时高强度和高模量的碳纤维（HMCF，例如M40J和M55J等级）[6,7]也备受关注。利用HMCF增强的VE复合材料（HMCF/VE复合材料）因其平衡的强度和韧性而能够有效抑制裂纹扩展[8]，这对满足先进CFRP的要求至关重要；CF与基体之间的界面层尤为关键，因为完美的界面层可以减少应力集中并传递应力，从而提升HMCF/VE复合材料的整体性能[9,10]。然而，具有超光滑惰性表面和高度规则石墨结构的HMCF难以通过传统的电化学处理[11]、氧化[12]和等离子体处理[13]等方法进行改性，导致纤维与基体之间的相互作用较差；尽管涂层处理是HMCF表面改性的有效方法[14]，但大多数HMCF使用的是环氧树脂作为涂层剂，其固化机制与VE树脂的自由基固化不同[15]，从而形成无效的界面层，限制了HMCF/VE复合材料的整体机械性能。因此，需要开发一种新的策略来优化HMCF/VE复合材料的界面性能，实现界面强度和韧性的同时提升。
根据“相似性-溶解性”原理和自由基固化机制，在CF表面引入与乙烯基树脂中存在的反应性基团（如丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯）有利于通过化学交联增强界面断裂韧性[5]。Geng等人制备了一种含有不饱和乙烯基（-CH2）的自乳化阴离子聚酯涂层剂，并将其涂覆在CF表面，基于双键接枝和交联反应实现了CF/VE复合材料的界面增强[16]。尽管含有丙烯酸酯功能化纳米填料[17]、偶联剂N-(4-氨基-苯基)-2-甲基丙烯酰胺[18]、N-(4′4-二氨基二苯基甲烷)-2-羟基丙基甲基丙烯酸酯[19]等功能团的多种涂层剂是通过与VE树脂的化学键合来改善CF/VE复合材料界面性能的有前景的策略，但由于HMCF的超惰性表面和低表面能，使得涂层剂难以在纤维表面有效引入，难以达到满意的改性效果[20,21]。此外，某些涂层剂在特定条件下可以通过形成光滑的聚合物涂层来降低表面粗糙度，但这可能会影响材料的机械互锁性[16]。
近年来，电泳沉积（EPD）辅助的CF表面改性技术受到了持续关注，该方法可以在CF表面构建可控的微观结构，为HMCF的表面改性提供了另一种策略。纳米材料改性是改变CF表面微观结构的良好选择[[22], [23], [24]]。石墨烯[25,26]、碳纳米管[27,28]和MXene[29,30]等纳米材料已通过EPD技术沉积在CF表面，以优化CFRP的界面性能。黄等人成功通过EPD技术在HMCF表面沉积了MXene[31]。虽然纳米材料沉积可以提高HMCF表面的粗糙度和润湿性，从而促进界面结合并提升界面性能[1]，但HMCF与树脂基体之间的化学键合在优化复合材料界面层中也起着关键作用。目前，用于EPD改性CF的纳米材料大多缺乏带有反应性功能团（如-CH2基团）的接枝改性，这使得它们无法与VE树脂基体形成化学交联[16]。因此，需要开发具有化学基团改性的纳米材料用于HMCF的表面改性，从而提升HMCF/VE复合材料的界面性能。
在各种纳米材料中，二维（2D）材料MXene因其高比表面积和大量的含氧功能团而成为改性纳米材料的焦点[32,33]。此外，MXene的接枝改性也被证明是设计MXene功能团的有效方法[[34], [35], [36], [37]]。因此，预期可以通过EPD技术在HMCF表面引入接枝的MXene，构建含有反应性基团的界面层。本文中，通过使用γ-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）和甲基丙烯酸缩水甘油酯（GMA）对MXene纳米片进行化学接枝，制备出了具有乙烯基基团的Vi@MX纳米片，这些纳米片可以通过EPD技术高效沉积在HMCF表面，并适用于大规模生产。在HMCF表面引入反应性Vi@MX不仅可以提高纤维表面粗糙度，还能促进HMCF与VE树脂之间化学活性中间层的形成，从而通过物理结合、氢键作用和化学共价键合的协同效应显著提升界面粘附力。这项工作为构建具有优异界面强度和断裂韧性的HMCF与VE树脂界面层提供了新的策略，有助于提升先进CFRP的整体性能。
