碳纤维树脂基复合材料在航天航空领域有着广泛的应用,复合材料贮箱以其重量轻、压力高、爆破前泄漏的安全失效模式等诸多优点,逐渐代替了传统的金属材料。但是碳纤维树脂基复合材料也有着自身的不足,例如基体材料容易开裂、界面粘接和剪切强度不高,使得碳纤维力学性能发挥受限,影响到了复合材料综合性能。本文针对碳纤维与树脂材料界面性能问题,采用碳纤维表面接枝改性技术,将碳纳米管接枝到碳纤维表面,制备碳纳米管/碳纤维多尺度增强体,提高碳纤维与基体材料的浸润性和界面强度,充分发挥碳纤维的力学性能,从而提高复合材料的综合性能。主要研究了碳纤维化学改性、碳纳米管化学修饰方法及其多尺度增强体的制备和分析过程。本文采用化学修饰方法对碳纳米管进行了功能化试验研究,同时对碳纤维进行了表面化学处理,并通过接枝技术将碳纳米管连接到碳纤维表面,制备出碳纳米管/碳纤维新型多尺度增强体材料。通过X射线光电子谱(XPS)并结合红外光谱(IR)对表面改性前后的碳纤维、化学修饰前后的碳纳米管及其多尺度增强体的表面元素、表面官能团进行了表征研究,同时借助拉曼光谱分析碳纤维和碳纳米管处理前后的微晶结构变化,借助透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)观察碳纳米管处理前后的表面形貌,并利用SEM对制备的多尺度增强体材料表面形貌进行了分析。最后,本文对多尺度增强体在复合材料中的增强机理进行了理论分析预测。