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CFRP复合材料在航天航空领域的广泛应用要求其具有良好的强度及韧性，然而热塑性塑料粒子或胶膜的层间增韧方式难以实现其强度及韧性的同步提高。本文通过将MWNTs的官能化改性制备了MWNTs-Epoxy，以CFRP预浸料贴附的高速转动辊筒作为静电纺丝接收装置，制备了MWNTs-Epoxy高度取向的PSF/MWNTs-Epoxy杂化纳米纤维膜，作为层间夹层用于同步增强增韧CFRP复合材料。本文考察了MWNTs的纯化和官能化改性效果，研究了不同MWNTs-Epoxy含量对PSF/MWNTs-Epoxy杂化纳米纤维膜微观形貌的影响，并讨论了杂化纳米纤维膜对复合材料力学性能影响以及同步增强增韧机理。
1、利用纯化、混酸化、环氧化等手段制备MWNTs-Epoxy。纯化过程除去了MWNTs表面的无定形碳、金属杂质及碳纳米颗粒。官能化MWNTs-Epoxy的环氧基团接枝率为24.87％。MWNTs-Epoxy在静电纺丝液中分散良好，静电纺丝液的表面张力以及电导率随MWNTs-Epoxy含量的增加而提高。
2、随着MWNTs-Epoxy含量的升高，PSF/MWNTs-Epoxy杂化纳米纤维的直径逐渐减少，PSF/MWNTs-Epoxy杂化纳米纤维以及嵌于其内部的MWNTs-Epoxy的取向度逐渐提高。MWNTs-Epoxy良好的分散于PSF/MWNTs-Epoxy杂化纳米纤维轴向位置。
3、与无规取向PSF/MWNTs-Epoxy杂化纳米纤维相比，具有高度取向的MWNTs-Epoxy的PSF/MWNTs-Epoxy杂化纳米纤维对CFRP复合材料同步增强增韧效果更加明显。与未增强增韧的CFRP复合材料相比，CFRP复合材料的弯曲强度、弯曲模量、层间剪切强度和Ⅱ型层间断裂韧性分别增加了120.71％，150.70％，7.20％以及214.28％。MWNTs-Epoxy与CFRP树脂基体具有良好的化学界面结合，可以有效地传递内部应力载荷。扫描电镜(SEM)观察显示，MWNTs-Epoxy在裂纹扩展中的自身弯曲形变、从基体脱落、对裂纹的钉锚以及PSF微球冷拉变形过程对能量的传递和吸收，导致基体内部裂纹发生有效偏转或终止，这四相之间良好相互作用是PSF/MWNTs-Epoxy杂化纳米纤维同步增强增韧CFRP复合材料的主要原理。