碳纖維主要被制成碳纖維強塑料這種復合材料來應用。每一根碳纖維由數千條更微小的碳纖維所組成，直徑大約5滋m～8滋m。在原子層面的碳纖維跟石墨很相近，由一層層以六角型排列的碳原子構成。碳纖維與石墨兩者的差別在于層與層之間的連接。石墨是晶體結構，它的層間連接松散，而碳纖維不是晶體結構，層間連接是不規則的，這樣可防止滑移，強物質強度。
一般碳纖維的密度為1750kg/m3，導熱能力高但傳電能力低，碳纖維的比熱容量亦比銅低。當加熱的時候，碳纖維會變厚、變短。雖然碳纖維的天然顏色是黑色，但科學家可以把它染成不同的顏色。 我國碳纖維的生產和使用尚處于起步階段,，國內碳纖維生產能力僅占世界高性能碳纖維總產量的0.4％左右，國內用量的90％以上靠進口。而PAN原絲質量一直是制約我國碳纖維工業規模化生產的瓶頸。另外，碳纖維長期以來被視為戰略物資，發達一直對外實行。因此,業內專家認為，強化基礎研究是創新之本，是發展國內碳纖維工業的根本出路。 我國早在上世紀六七十年代就開始了碳纖維的研究工作，幾乎與世界同步。經過30多年的努力，已經研制出接近日本東麗公司T300水平的碳纖維產品，但產量和品質都遠不能滿足國內需求，與國外差距甚遠。與先進水平相比，國產碳纖維的突出問題是碳纖維強度低，均勻性和穩定性都較差，發展水平比發達落后了近20年～30年，而且生產規模小，技術設備落后，生產效益不理想。
目前全球碳纖維產能約3.5萬噸，我國市場年需求量6500噸左右，屬于碳纖維消費大國，但我國碳纖維2007年產量僅200噸左右，而且主要是低性能產品，沒有形成規模化產業，絕大部分依賴進口，價格非常昂貴，比如標準型T300市場價格每千克曾高達4000元~5000元。由于缺少具有自主知識產權的技術支撐，國內企業目前尚未掌握完整的碳纖維核心關鍵技術。 我國碳纖維的質量、技術和生產規模與國外差距很大，其中高性能碳纖維技術更是被日本及西方壟斷和。因此碳纖維要真正實現國產化需要一個漫長的過程。
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