碳纤维复合材料，尤其是碳纤维增强聚合物基复合材料，因其具有高强度、高模量、低密度以及耐化学性和耐候性等优点成为在航空航天、汽车制造、体育用品以及其他领域应用中的主导材料。碳纤维复合材料的力学性能主要由增强体纤维、树脂基体以及作为二者连接的界面来决定。界面在应力转移方面扮演着重要的角色，并在很大程度上决定了结构性复合材料的设计。因此提高界面结合性能的工作一直是复合材料领域科研工作者的研究兴趣。本论文采用电泳沉积的方法将纳米级的碳纳米管与传统微米级的碳纤维进行有机结合制备碳纳米管-碳纤维多尺度增强体材料，通过改善复合材料的界面粘结性能进而提高复合材料整体性能，同时也为将来在多尺度增强体的规模化、连续化实施方面提供一定的理论基础和实验室数据。论文的主要结论为:　　碳纳米管经过混酸处理之后，可以在超声的作用下得到稳定的分散液，而且因其表面生成了大量的含氧官能团而使其表现出负的Zeta电位，进而可以使用阳极电泳沉积技术有效地将分散在去离子水中的碳纳米管均匀地沉积在碳纤维表面。水相电泳过程中超声波的引入可降低水电解的影响而提高了沉积质量。所制备的碳纳米管-碳纤维多尺度增强体是一种全碳体系的增强材料，与初始纤维相比，具有更大的粗糙度和对树脂的浸润性。碳纳米管的沉积有效地提高了碳纤维单丝拉伸强度和界面剪切强度，分别提高了16.0％和68.8％。　　水相和有机相电泳沉积都可以用来实现碳纳米管在碳纤维布表面的选择性沉积。增强体材料随后采用真空辅助树脂转移模塑手段制备了多尺度增强环氧复合材料。乙醇有机相阴极电泳沉积在缩短沉积时间、改善沉积形貌的可控性方面比水相沉积有优势。其中乙醇相一分钟的碳纳米管沉积形貌与水相阳极电泳沉积十五分钟的相当。而长时间过度地沉积所形成的碳纳米管膜对后续复合材料的制备以及其力学性能都有负作用。　　碳纳米管沉积对采用真空灌注制备的复合材料的厚度及表观密度影响较小。其中乙醇相沉积三分钟碳纳米管制备的多尺度增强复合材料的提高幅度最大，其层间剪切强度、弯曲强度和弯曲模量分别增长了23.23％、17.39％和16.00％。同时碳纳米管的沉积增加了复合材料的储能模量，降低了材料的损耗因子。另外，在不影响复合材料面内的导电导热性能的情况下，可显著地提高其面外热电传导性，其中，面外导热率提高约10％，面外导电率最高可增长七倍。　　对于碳纳米管连续电泳沉积，采用乙醇为分散剂仅用一分钟的处理时间就可以使得碳纤维丝束的表面均匀地沉积上碳纳米管，其收丝速度达到25米每小时。实验过程中可通过监测分散体系的溶解盐总浓度以及电泳沉积过程中的电流变化情况来适当的对连续处理线进行调控。以T300B和T700S为基体所制备的多尺度单向复合材料的层间剪切强度分别提高8.8％和20.1％。