扫描电镜观察到的CF表面不是很光滑，

沿纤维轴方向存在着一些平行的沟槽，有时还会发现一些小的裂纹、凹坑等缺陷采用分辨率更高的扫描隧道显微镜观察CF表面会发现CF表面呈现不均匀、不规则现象。在纳米级图像上可以看到CF表面存在很多凸起和凹坑。CF表面由结晶区和非结晶区组成。Fitzer和Weiss在研究CF表面处理及与环氧树脂粘接性能时描述了CF表面石墨晶格的活性点。结晶尺寸随着碳化温度的升高而增大。微晶尺寸越大，处于CF表面晶界和边缘位置的碳原子数目越少，表面活性越低，复合材料的ILSS也越低。纤维经过表面处理后，结晶组织会变小，活性点增多，表面活性增大。原丝和热处理条件不同，得到的CF结构是有区别的。热处理温度低，得到的CF表面比较粗糙随着热处理温度升高，例如石墨化后的纤维，表面非常光滑，微晶尺寸较大，沿纤维轴向择优取向，活性点减少，这样的纤维制得的复合材料界面粘接强度非常低，未表面处理的M40型碳纤维的环氧树脂基复合材料的ILSS只有30MPa左右。因此石墨纤维更需要表面处理，经过表面处理，其表面变得粗糙，沟槽加深加宽，同时表面晶体尺寸变小。