Η παρούσα διδακτορική διατριβή ασχολήθηκε με την μελέτη της επίδρασης της κλίμακας μεγέθους ανθρακικών πρόσθετων, στις τελικές ιδιότητες σύνθετων υλικών με εποξική μητρική φάση. Μέσω προκαταρκτικών μελετών επιλέχθηκαν οι νανοσωλήνες πολλαπλού τοιχώματος και ο άμορφος άνθρακας ως ενισχυτικά πρόσθετα, τα οποία είτε μεμονωμένα είτε συνδυαστικά εφαρμόστηκαν σε αναμείξεις υψηλών διατμητικών δυνάμεων. Πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις για μελέτη της επίδρασης της μεθοδολογίας τροποποίησης (μίας ή πολλαπλής κλίμακας), σε εύρος ιδιοτήτων συναρτήσει πρωτόκολλων υδροθερμικής καταπόνησης. Επιλέχθηκε να μελετηθεί ένα εύρος μηχανικών, θερμομηχανικών, ηλεκτρικών και φυσικών ιδιοτήτων ώστε να μελετηθούν τα όρια και οι περιορισμοί της εκάστοτε μεθοδολογίας τροποποίησης τόσο σε επίπεδο ενίσχυσης εποξικού συνθέτου, αλλά και σε επίπεδο μητρικής φάσης σύνθετων υλικών με ινώδη ενισχυτική φάση.Στην πλειοψηφία των αποτελεσμάτων, η τροποποίηση πολλαπλής κλίμακας, οδήγησε σε σημαντικές βελτιώσεις ιδιοτήτων, ενώ αποδείχτηκε ικανότερη στην μείωση φαινομένων υδροθερμικής καταπόνησης. Χαρακτηριστικά, στην περίπτωση της αντοχής σε διάτμηση τύπου-ΙΙ σε επίπεδο σύνθετου με τροποποιημένη εποξική μήτρα σε πολλαπλή κλίμακα, η αθροιστική αύξηση άγγιξε το 120%, η οποία ήταν και η υψηλότερη βελτίωση στη σχετική βιβλιογραφία κατά την περίοδο των μετρήσεων. Η σημαντικές βελτιώσεις ιδιοτήτων, αποδόθηκαν στην δημιουργία τρισδιάστατου δικτύου σωματιδίων με συνεργιστικά φαινόμενα μεταξύ των διαφορετικών νάνο- και μίκρο- κλίμακας πρόσθετων. Το υβριδικό δίκτυο σωματιδίων το οποίο αποτελείτο από μεμονωμένους νανοσωλήνες, συσσωματώματα νανοσωλήνων μίκρο- και νάνο- διαστάσεων, μικρό-ίνες άνθρακα και άμορφο γραφίτη, εμφανίστηκε πιο αποτελεσματικό συγκρινόμενο με τα μίας κλίμακας αντίστοιχα δίκτυα, στην ενίσχυση ιδιοτήτων όπως δυναμικό ιξώδες, δυσθραυστότητα τύπου-Ι και -ΙΙ.Σε παράλληλη μελέτη, εφαρμόστηκε η τεχνική Ακουστικής Εκπομπής σε μετρήσεις ηλεκτροχημείας υποστρωμάτων αλουμινίου επικαλυμμένα με εποξικές επικαλύψεις τροποποιημένες σε μία και πολλαπλή κλίμακας μεγέθους, με στόχο τη μελέτη δυνατοτήτων της τεχνικής σαν εργαλείο ελέγχου διάβρωσης. Η τεχνική ακουστικής εμφάνισε ικανότητες σαν εργαλείο ελέγχου καθώς χαρακτηριστικοί δείκτες των σημάτων εμφάνισαν συσχέτιση με χαρακτηριστικές περιοχές και φαινόμενα διάβρωσης.