Plasmabehandling er en modifikationsmetode, der har tiltrukket sig betydelig opmærksomhed fra forskere. Plasma er en ioniseret blanding indeholdende ioner, elektroner, frie radikaler og exciterede molekyler og atomer, som interagerer med fiberoverfladen for at producere meget reaktive stoffer. Afhængigt af egenskaberne af den anvendte gas kan der dannes frie radikaler, ioner og metastabile stoffer, hvilket initierer ablation, tværbinding eller oxidationsreaktioner. Typiske gasser, der bruges til at generere plasma, omfatter luft, O2, NH3, N2 og Ar.
Under plasmabehandlingsprocessen ætser plasmaet og ændrer fiberens overflademorfologi og øger derved dens ruhed. Oxidation genererer oxygen-indeholdende aktive funktionelle grupper, hvilket øger aktiviteten af fiberoverfladen. Dette forbedrer den fysiske interkalation og kemiske binding mellem fiberen og polymeren, hvilket styrker grænsefladeadhæsionen. Brug af mildt plasma til at behandle materialer har to hovedfordele: For det første kan det bruges i enhver atmosfære, såsom inerte, reducerende eller oxiderende atmosfærer; for det andet sker reaktionen kun på materialets overflade og ændrer ikke væsentligt de overordnede egenskaber. Denne behandlingsmetode er enkel at betjene, yderst effektiv, forårsager minimal skade på fiberen og kræver ingen efterfølgende behandling. Den har dog en-tidsfølsom natur; kulfibrene behandlet i plasma skal sammensættes med polymermatrixen så hurtigt som muligt.
