碳纤维也称为石墨纤维或碳石墨，由非常细的元素碳链组成。碳纤维具有高拉伸强度并且尺寸非常强。事实上，碳纤维可能是最强的材料。
每根纤维的直径为5-10微米。为了感觉它有多小，一微米（μm）是0.000039英寸。一条蜘蛛网丝通常在3-8微米之间。
碳纤维的硬度是钢的两倍，强度是钢的五倍（每单位重量）。它们还具有高度耐化学性，并具有高温耐受性和低热膨胀性。
碳纤维在工程材料，航空航天，高性能车辆，运动器材和乐器中非常重要 - 仅举几例。
原料
碳纤维由有机聚合物制成，有机聚合物由碳原子结合在一起的长串分子组成。大多数碳纤维（约90％）由聚丙烯腈（PAN）工艺制成。少量（约10％）由人造丝或石油沥青工艺制造。制造过程中使用的气体，液体和其他材料可产生特定的碳纤维效果，质量和等级。具有最佳模量性能的最高等级碳纤维用于要求苛刻的应用，例如航空航天。
碳纤维制造商在他们使用的原材料组合方面彼此不同。他们通常将其特定配方视为商业秘密。
制造过程
在制造过程中，被称为前体的原料被拉成长股或纤维。将纤维编织成织物或与其他材料组合，所述材料被纤维缠绕或模制成所需的形状和尺寸。
在PAN工艺中制造碳纤维通常有五个部分。这些是：
纺纱。 PAN与其他成分混合并纺成纤维，经过洗涤和拉伸。
稳定。化学改变以稳定粘合。
碳化。稳定的纤维被加热到非常高的温度，形成紧密结合的碳晶体。
处理表面。纤维表面被氧化以改善粘合性能。
浆纱。将纤维涂覆并缠绕在筒管上，筒管装在纺纱机上，纺纱机将纤维加捻成不同尺寸的纱线。纤维可以形成复合材料，而不是织成织物。为了形成复合材料，热，压力或真空将纤维与塑料聚合物结合在一起。
制造业的挑战
碳纤维的制造带来了许多挑战，包括：
需要更具成本效益的恢复和维修。
必须仔细调整表面处理过程，以避免产生可能导致纤维缺陷的凹坑。
需要严密控制以确保一致的质量。
健康与安全问题
皮肤过敏
呼吸刺激
由于碳纤维的强导电性，电气设备产生电弧和短路。
碳纤维的未来
由于其高拉伸强度和轻质，许多人认为碳纤维是我们这一代最重要的制造材料。碳纤维可能在以下领域发挥越来越重要的作用：
能源。风车叶片，天然气储存和运输，燃料电池。
汽车。目前仅用于高性能车辆的碳纤维技术正在被广泛使用。 2011年12月，通用汽车宣布正在研发用于汽车大规模生产的碳纤维复合材料。
施工。轻质预制混凝土，防震。
飞机：国防和商用飞机。无人机。
石油勘探。深水钻井平台，钻杆。
碳纳米管。半导体材料，航天器，化学传感器和其他用途。
2005年，碳纤维市场规模达到9000万美元。到2015年市场规模扩大到20亿美元。为实现这一目标，必须降低成本并确定新的应用目标。