Liečba plazmou je modifikačná metóda, ktorá pritiahla značnú pozornosť výskumníkov. Plazma je ionizovaná zmes obsahujúca ióny, elektróny, voľné radikály a excitované molekuly a atómy, ktorá interaguje s povrchom vlákna a vytvára vysoko reaktívne látky. V závislosti od vlastností použitého plynu sa môžu generovať voľné radikály, ióny a metastabilné látky, ktoré iniciujú abláciu, krížové{2}}spájanie alebo oxidačné reakcie. Typické plyny používané na generovanie plazmy zahŕňajú vzduch, O2, NH3, N2 a Ar.
Počas procesu plazmového spracovania plazma leptá a mení povrchovú morfológiu vlákna, čím zvyšuje jeho drsnosť. Oxidáciou sa vytvára kyslík-obsahujúci aktívne funkčné skupiny, čím sa zvyšuje aktivita povrchu vlákna. To zvyšuje fyzikálnu interkaláciu a chemickú väzbu medzi vláknom a polymérom, čím sa posilňuje medzifázová adhézia. Použitie miernej plazmy na úpravu materiálov má dve hlavné výhody: po prvé, môže byť použitá v akejkoľvek atmosfére, ako je inertná, redukčná alebo oxidačná atmosféra; po druhé, reakcia prebieha iba na povrchu materiálu a výrazne nemení celkové vlastnosti. Táto metóda úpravy je jednoduchá na obsluhu, je vysoko účinná, spôsobuje minimálne poškodenie vlákna a nevyžaduje žiadnu následnú úpravu. Má však čas-citlivú povahu; uhlíkové vlákna spracované v plazme je potrebné čo najskôr spojiť s polymérnou matricou.
