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由于碳纤维/环氧（CF/EP）复合材料优异的性能而被广泛地应用于航天器材料。然而，由于低地球轨道环境中的原子氧的作用会使CF/EP复合材料受到严重的侵蚀。因此，本文采用了两种方法探究碳纤维和环氧树脂之间的界面性能和耐原子氧侵蚀性能：碳纤维表面接枝POSS法和无机纳米SiO2涂层法。研究POSS改性的CF/EP复合材料界面性能，选取三种POSS（POSS-EP0409、POSS-EP0419、POSS-AM0265）分子对胺基化后的CF表面进行改性。首先采用X-射线光电子能谱分析（XPS）和扫描电子显微镜（SEM）测试，结果表明，碳纤维表面的EP0409接枝量最大，反应48h后，纤维表面Si元素含量达到7.99%。其次，对CF-POSS/EP复合材料的界面性能进行测试，结果表明，EP0409改性后使CF/Epoxy复合材料的界面剪切强度（IFSS）提高了16.44%，AM0265、EP0418、EP0409改性后的CF/Epoxy复合材料的ILSS值均增大，分别比未处理的CF/Epoxy复合材料提高了3.22%、5.56%和11.57%。而且，随着原子氧暴露处理时间的延长，未改性的CF/Epoxy复合材料ILSS值在8h内下降幅度达到14.92%；而经过AM0265、EP0418、EP0409改性后的ILSS值下降幅度相对较小，分别为9.47%、5.66%、3.35%。最后，对改性CF进行原子氧暴露处理，并采用AFM测试，也证实了采用POSS改性的CF/Epoxy复合材料的界面耐原子氧性能得到显著提高，POSS在原子氧的作用下会形成SiO2钝化层，有效地阻止原子氧对材料的侵蚀。研究涂敷纳米SiO2上浆剂的CF/EP复合材料界面性能，选取三种浓度（0.1%、0.5%和1.0%）且经过硅烷偶联剂KH550改性后的SiO2上浆剂对CF表面进行涂敷。首先进行X-射线光电子能谱分析（XPS）和扫描电子显微镜（SEM）测试，结果表明，浓度为0.5%的SiO2涂敷效果最好。其次，对CF-SiO2/EP复合材料的界面性能进行测试，结果表明，SiO2涂敷改性使CF/Epoxy复合材料的IFSS提高了9.71%，ILSS提高了9.85%。而且，随着原子氧暴露处理时间的延长，AO辐照8h内，经过SiO2涂敷改性后的CF/Epoxy复合材料ILSS值下降幅度要比未改性的减小，下降幅度为6.42%。最后，对改性CF进行原子氧暴露处理，并采用AFM测试，也证实了采用SiO2涂覆改性方法显著提高了CF/Epoxy复合材料的界面耐原子氧性能，无机纳米SiO2涂层会有效地阻止原子氧对材料的侵蚀。