Οι ιεραρχικές γραφιτικές ενισχύσεις αποτελούν μια πολλά υποσχόμενη προσέγγιση στον κλάδο των προηγμένων σύνθετων υλικών καθώς παρέχουν τη δυνατότητα της πλήρους εκμετάλλευσης των ιδιοτήτων των νανο-υλικών. Η τροποποίηση των επιφανειών των ινών άνθρακα με νανο-δομές, ακολουθώντας μια βιομημιτική προσέγγιση, μπορεί να οδηγήσει στη βελτίωση της δομικής ακεραιότητας καθώς και στην εμφάνιση ή ενίσχυση διαφόρων λειτουργικοτήτων στα τελικά σύνθετα υλικά. Πιο συγκεκριμένα, μια αρχιτεκτονική δομή που προσελκύει αυξανόμενο ερευνητικό ενδιαφέρον είναι οι ιεραρχικές ίνες άνθρακα,δηλαδή ίνες επικαλυμμένες με νανοσωλήνες άνθρακα (ΝΣΑ). Αυτή η δομή προσδίδει πολλαπλά πλεονεκτήματα όπως διαστρωματική ενίσχυση σε ινοπλισμένα σύνθετα υλικά,αυξημένη ηλεκτρική και θερμική αγωγιμότητα καθώς και λειτουργικότητες όπως η ανίχνευση της παραμόρφωσης από το ίδιο το σύνθετο. Δύο από τις πιο γνωστές μεθόδους παρασκευής των ιεραρχικών ενισχύσεων είναι η τεχνική της χημικής εναπόθεσης ατμών και η εναπόθεση ΝΣΑ στην επιφάνεια των ινών άνθρακα μέσω υγρών χημικών τροποποιήσεων. Ωστόσο, έως σήμερα δεν έχει παρουσιαστεί μια εύκολα επεκτάσιμη και συμφέρουσα λύση παρασκευής ιεραρχικών ενισχύσεων. Η παρούσα διδακτορική διατριβή επιδιώκει την κατανόηση των αλληλεπιδράσεων των ΝΣΑ με τις ίνες άνθρακα και την εποξειδική μήτρα και στην εφαρμογή αυτής της γνώσης για το σχεδιασμό μιας απλής διαδικασίας παρασκευής ιεραρχικών ενισχύσεων με βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες και πολυλειτουργικότητες. Η εργασία ανέπτυξε και βελτιστοποίησε μια απλή μέθοδο χημικής τροποποίησης των επιφανειών των ινών και των ΝΣΑ και εμβάπτισης η οποία επιτρέπει τον έλεγχο του πάχους του στρώματος επικάλυψης. Οι ιεραρχικές ενισχύσεις που παράχθηκαν μέσω των δύο παραπάνω μεθόδων μελετήθηκαν ως προς τη μορφολογία, τις φυσικοχημικές και μηχανικές ιδιότητες τους καθώς και την λειτουργικότητα της ανίχνευσης της παραμόρφωσης μέσω της τεχνικής Raman. Έπειτα οι ιεραρχικές ενισχύσεις ενσωματώθηκαν σε εποξειδικές μήτρες και μελετήθηκαν οι διεπιφανειακές ιδιότητες καθώς και οι παραμένουσες τάσεις στις διεπιφάνειες των μοντέλων συνθέτων υλικών. Στο τελικό στάδιο, παρασκευάστηκαν πολυστρωματικά ινοπλισμένα ιεραρχικά σύνθετα υλικά τα οποία αξιολογήθηκαν ως προς τη διαστρωματική αντοχή και τις ηλεκτρικές τους ιδιότητες.