碳纤维与基体树脂复合前需要进行表面处理，使纤维表面活化。下面介绍处理方法。
硝酸氧化法
将待处理的纤维完全浸在装有回流管和温度计的60%或70%硝酸槽里，将酸煮沸，恒沸24 h后，取出用水洗净，必须在蒸馏水中蒸煮几次，并在水中漂洗过夜，洗净痕迹量的酸，然后在150~200℃下真空干燥。处理后，复合材料的层间剪切强度可提高一倍。
次氯酸法
用乙酸调节10%或20%次氯酸钠水溶液至pH为5.5，最佳处理条件是：温度45℃，浸置16 h。处理后的纤维制成复合材料的层间剪切强度从21 MPa提高到70 MPa，同时也提高了弯曲强度。
空气氧化法
纤维在空气中氧化，控制温度在400或600℃，时间为1.5 h或4 h。可使复合材料的层间剪切强度从19 MPa提高到66 MPa。
电解NaOH处理法
处理条件：NaOH溶液的浓度为5%，处理3 min,干燥温度为66℃。
生长晶须法
将1100~1650℃硅气体通入碳纤维中，使硅蒸气与碳直接化合为垂直于纤维表面的羊毛状的碳化硅晶须。当碳化硅晶须含量达6%时，试样的剪切强度高达143 MPa。
蒸气沉积法
碳纤维连续通过蒸气处理器，纤维便被加热到400~1600℃，处理时间随蒸气种类（SiC,FeC,CH4)）不同分别为6~12。
溶液还原法
分两步进行。第一步将纤维通过处理液，经干燥脱除溶剂，第二步加热纤维，使沉积其表面的物质分解，生成能与碳纤维起反应的分解物，纤维在溶液中的处理时间为4 s，干燥时间为25 s。
目前研究成功的三种处理液是：1%~5%三氯化铁的苯溶液或水溶液；1%~3%二茂铁的甲苯溶液；0.1%聚苯基二氮萘（PPQ)的氯仿溶液。
其它处理法
聚合物涂层法，是使纤维表面含有1%~2%各种树脂;还有通过电化学方法在碳纤维上接枝丙烯腈等单体，以改善与树脂粘结；也可用等离子聚合工艺改进碳纤维的表面。
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