碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）由于比强度高、比模量高等优异性能应用广泛，但受层状结构特性和环氧树脂本征脆性影响，其沿厚度方面的力学性能较差，在遭受面外冲击和面内压缩载荷下容易发生分层，进而降低复合材料强度，因此提高该复合材料的层间断裂韧性尤为重要。本文试图通过在复合材料层间区域引入高度取向的碳纳米管纤维纱来提升其层间断裂韧。为确保纤维纱被树脂充分浸润，首先将其浸泡于经丙酮稀释的环氧树脂溶液中，待丙酮挥发后，将之插层于自制碳纤维预浸料的层间区域，随后借助热压工艺固化成型。通过ASTM标准对增韧样品的I型和II型层间断裂韧性进行了评估，并结合横截面的光学显微观察和断裂面的扫描电镜分析，清晰地显示了裂纹的扩展路径，并揭示了碳纳米管纤维纱的层间增韧机制。结果表明，碳纳米管纤维纱增韧样品的Ⅰ型和Ⅱ型层间断裂韧性分别提高37.4%和41.8%。其增韧机制主要包括增韧树脂、加强碳纤维桥接以及引发裂纹偏转等。