短碳纤维增强树脂基复合材料凭借其优异的力学性能，在国民工业各领域得到广泛地应用。然而纤维与树脂基体间的较弱界面结合和纤维应力集中现象却限制了其进一步的发展。研究者们先是通过短碳纤维表面改性的方法改善纤维与树脂基体间界面的性能，而后又发展出一种界面形态设计的方法——纤维结构设计，来提升复合材料整体的力学性能。对于后者，有报道指出异形纤维可以改变纤维内部应力分布，还可以使纤维与基体间界面结合加强，对复合材料同时起着补强和增韧的效果。因此，开展短纤维的结构形态设计，借此提高复合材料的综合性能，对于今后短纤维增强复合材料的发展有着指导意义。本文通过电沉积方法制备出球-棒状的铜球-短碳纤维复合增强体，研究了影响铜球镀层形成的可能因素。随后将此类增强体复合至树脂基体中得到特殊的界面形态。在与其他传统平直类纤维增强体的比较中得悉，铜球-短碳纤维增强树脂基复合材料的力学性能最佳，即铜球-短碳纤维具有最佳的增强效果。通过断口微观形貌的观测，发现铜球-短碳纤维增强树脂基复合材料的断裂行为很复杂，其中包括球拔出，球留在断裂面和孔洞遗留等。通过断裂力学模型分析发现，一方面，铜球-短碳纤维可以使材料内部的应力均匀化，不易形成局部应力集中；另一方面，铜球-短碳纤维提升了复合材料的拔出功，增加了材料断裂需要消耗的能量。此外，由于室温静置固化方法制备的复合材料存在气泡过多、纤维分散不均匀和纤维添加量较少等不足，实验中又选用粉末态的酚醛树脂和丙烯酸树脂，采用热压固化法成型复合材料。通过比较以上不同树脂及固化方法制备的复合材料力学性能的优劣，得到铜球-短碳纤维复合增强体、丙烯酸树脂基体和热压固化工艺的最佳组合。