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C/SiC复合材料具有低密度、高强度、耐高温、抗烧蚀和抗冲刷等一系列优异性能，同时具有比C/C复合材料更好的抗氧化性。C/SiC复合材料在高推重比航空发动机、高超声速冲压发动机、航空航天往返防热系统、液体火箭发动机和固体火箭发动机等武器装备系统，以及在先进摩擦系统等相关领域具有非常广阔的应用前景。然而，需要采用陶瓷基复合材料制备的构件种类繁多，如机翼前缘、燃烧室、喷管、热防护材料、刹车盘、以及要求低的热膨胀系数的太空反射镜、陶瓷支架、刻度盘等，它们的工作条件各不相同，因而对C/SiC复合材料的力学性能、热物理性能和环境适应性的要求也不尽相同。而其中因纤维/基体界面结合强度低导致的层间剪切强度低的问题一定程度上制约了C/SiC复合材料进一步的应用。为了提高纤维/基体界面结合强度，提高复合材料层间剪切强度，本文引入多级增强的思想，采用化学气相沉积法在碳纤维表面制备碳化硅晶须和碳纳米管，以制备多级增强体，并进而采用手糊成型-前驱体浸渍裂解工艺制备多级增强碳化硅基复合材料。主要研究内容及取得的结果如下：
1.采用改进的化学气相沉积法在碳纤维表面制备了高质量碳纳米管阵列，并对制备中碳纤维本身力学损伤和工艺参数的影响作了深入研究。结果表明该法能在对碳纤维力学性能损伤较小的前提下获得生长效果较好的碳纳米管。
2.用氧化铝和氧化镁作助催化剂，通过CVD法在碳纤维表面制备碳纳米管。研究了助催化剂助催化机理，并对反应中各工艺参数进行优化。结果表明当以氧化铝为助催化剂时，通过控制温度、生长时间和硝酸铝浓度等工艺参数获得碳纳米管编织体。而当用氧化镁作助催化剂时，可以获得规则致密的碳纳米管阵列。
3.用生长有碳纳米管的碳纤维作为增强体制备2D Cf-CNT/SiC复合材料。并对Cf-CNT/SiC复合材料和Cf/SiC复合材料力学性能及热学性能进行比较研究，研究发现Cf-CNT/SiC复合材料层间剪切强度可达43MPa并相对于Cf/SiC复合材料提高了100.9%。
4.在沉积有热解碳和碳化硅界面的碳纤维表面生长碳化硅晶须，进而在其表面生长碳纳米管，从而制备三级增强体。然后将这三级增强体用于增强碳化硅陶瓷基复合材料，制备2D Cf-SiCw-CNT/SiC复合材料。并对Cf-SiCw-CNT/SiC复合材料、Cf-SiCw/SiC复合材料和Cf/SiC复合材料性能进行对比研究。研究发现Cf-SiCw-CNT/SiC复合材料的剪切强度可达48 MPa并相对于Cf/SiC复合材料提高了43.3%。