为了提高碳纤维增强复合材料的抗分层性能，在碳纤维增强复合材料中引入亚麻纤维，制备了碳/亚麻纤维混杂复合材料。采用双悬臂梁实验和端部缺口梁弯曲实验研究了碳/亚麻纤维混杂复合材料的层间断裂韧性，并与碳纤维增强复合材料进行了比较。用扫描电镜观察了断口的微观形貌。结果表明，与碳纤维增强复合材料相比，碳/亚麻纤维混杂复合材料的模式断裂韧性和模式层间断裂韧性分别提高了250%和23.86%。碳纤维增强复合材料断裂面上的碳纤维表面相对光滑，表明其与树脂的结合能力差，导致层间断裂韧性低，在碳/亚麻纤维混杂复合材料的层间断裂面上，存在单纤维断裂、剥离和缠结等多尺度模式，发现亚麻微纤丝存在剥落和缠绕现象，亚麻微纤丝与碳纤维存在缠绕现象。多尺度亚麻纤维引起的多尺度模式破坏在裂纹扩展过程中消耗了更多的能量，这是提高碳/亚麻纤维混杂复合材料层间断裂韧性的机制。