本發(fā)明提供一種層間改性碳纖維復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用，所述層間改性碳纖維復(fù)合材料由短切碳纖維在碳纖維預(yù)浸料上垂直取向制備而成，所述層間改性碳纖維復(fù)合材料包括單向或多向排布的碳纖維預(yù)浸料、層間垂直取向的短切碳纖維以及樹脂基體。本發(fā)明提供的基于垂直取向短切碳纖維的層間改性碳纖維復(fù)合材料，其不僅具有優(yōu)異的層間力學(xué)性能(層間韌性得到顯著提升)，其厚度方向上的導(dǎo)電性能、導(dǎo)熱性能也得到較大幅度的提升。此外，本發(fā)明的制備工藝簡(jiǎn)單，條件溫和，無需復(fù)雜設(shè)備，在大規(guī)模制備方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。