碳纤维是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经炭化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。作为21世纪的“新材料之王”，碳纤维具有高强度、高模量、低密度、耐腐蚀、安全可靠性高等特性，同时因其纺织纤维的柔韧可加工性决定了碳纤维在国防军工及民用方面都是极其重要的结构材料。

　　碳纤维的制备目前是采用含碳的有机纤维(聚丙烯腈纤维、沥青纤维、人造丝等)作为原丝与树脂结合在一起，放在稀有气体的环境中，在一定温度、压强、张力的条件下，经过一定时间的预氧化、炭化、石墨化及表面处理等工艺制成。

　　经过多年发展，碳纤维的制备按原丝类型主要分为酚醛基碳纤维、粘胶(纤维素)基碳纤维、沥青基碳纤维和聚丙烯腈(PAN)基碳纤维。由于酚醛纤维不容易石墨化，所以很难制备出高性能碳纤维；从粘胶纤维制取高力学性能的碳纤维必须经高温拉伸石墨化，炭化收率低，技术难度大、设备复，杂，产品主要为耐烧蚀材料及隔热材料所用；由沥青制取碳纤维，原料来源丰富，炭化收率高，但因.原料调制复杂、产品性能较低，亦未得到大规模发展；由聚丙烯腈纤维原丝可制得高性能的碳纤维，其生产工艺较其他方法简单力学性能优良，目前是制备碳纤维的第一大原料，其产量约占世界总产量的95%左右。

　　聚丙烯腈基碳纤维的制备工艺流程主要包括将湿法纺丝制得的原丝经过氧化稳定(200℃-300℃)过程、炭化(1000℃-1500℃)过程制成高强度碳纤维，再加上石墨化(2500℃-3000℃)过程制成高弹性模量碳纤维，以及表面处理赋予纤维化学活性，以增大对树脂的亲和性，最后通过上浆处理防止纤维损伤，提高与树脂母体的亲和性最终制得聚丙烯腈基碳纤维。

　　碳纤维按其形态可分为长丝、短纤维和短切纤维。长丝应用在宇航结构件以及工业结构件中，短纤维主要应用在建筑行业，如工业用短碳纤维石墨低频电磁屏蔽混凝土、碳纤维毡等，短切纤维应用于长丝所不适合的特殊领域。

　　碳纤维按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为1000MPa、模量为100GPa左右。高性能型碳纤维又分为强度2000MPa、模量250GPa的高强型和模量300GPa以上的高模型碳纤维；强度超过4000MPa称为超高强型；模量超过450GPa的称为超高模型。