Ogljikova vlakna so med proizvodnjo podvržena visoko{0}}karbonizaciji (nad 1000 stopinj) v okolju inertnega plina. Ta proces vključuje sproščanje ne-ogljikovih elementov (kot sta kisik in dušik) in prerazporeditev ogljikovih atomov, kar ima za posledico neurejeno strukturo grafita. Površina postane razmeroma gladka, brez aktivnih funkcionalnih skupin, zato kaže inertnost in nizko reaktivnost. Kot ojačitveno vlakno v kompozitnih materialih, slaba adhezija med ogljikovimi vlakni in polimerom, skupaj s šibko medfazno vezjo, vodi do nizke interlaminarne strižne trdnosti v kompozitih s polimerno matriko, ojačanih z vlakni-, kar vpliva na njihovo uporabo. Izboljšanje površine vlaken ali mejnih lastnosti med ogljikovimi vlakni in polimerom je ključnega pomena za pridobivanje kompozitov z visoko-ogljikovimi vlakni-ojačeno polimerno matriko.
Ogljikova vlakna so običajno podvržena površinski obdelavi (kot je eloksiranje) in dimenzioniranju, preden zapustijo tovarno. Nekateri raziskovalci dodatno obdelajo površino ogljikovih vlaken, da povečajo njeno površinsko hrapavost in polarne skupine, s čimer izboljšajo njeno afiniteto s polimerom. Trenutno metode za površinsko modificiranje ogljikovih vlaken vključujejo predvsem oksidacijsko obdelavo, obdelavo s površinsko prevleko, obdelavo s plazmo, obdelavo s površinskim cepljenjem, obdelavo z gama-žarki in ultrazvočno obdelavo.
