本發(fā)明公開了一種表面改性三維網絡碳纖維增強復合材料及制備方法，根據需求編制不同孔徑的三維碳纖維骨架，經表面預處理后通過化學氣相沉積金剛石、碳納米管、石墨烯，然后與基體材料復合，基體材料為金屬或聚合物，獲得帶有三維網狀骨架結構的碳纖維增強金屬基或聚合物基復合材料。經表面改性的三維網狀碳纖維在復合材料中形成了三維連續(xù)導熱通道，極大地提高了復合材料的導熱性能，與此同時，碳纖維在基體材料中的空間分布也能起到提高復合材料的力學性能，降低其密度和熱膨脹系數的功能。同時還可通過加入零維顆粒增強體調控其熱膨脹系數及力學、熱學性能。