碳纖維是一種纖維狀復合材料。它的強度比鋼大，密度比鋁小，具有極好的電學、熱學和力學性能。憑借這些卓越的性能，碳纖維被航天航空、交通、醫療、紡織及國防等領域廣泛采用。
碳纖維的化學組成中含碳量在90％以上。因為碳的單質在高溫下不能熔化（在3800開爾文以上升華），而在各種溶劑中都不溶解，所以迄今無法用碳的單質來直接制造碳纖維。目前，碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、黏膠絲或酚醛纖維經碳化制成。
碳纖維最早是愛迪生在1879年用棉絲碳化制成的，用來作燈絲，雖然只使用了短短的20多分鐘，但他是碳纖維應用的第一人。在20世紀50年代末，日本用奧綸為原料，成功開發了聚丙烯腈碳纖維。
碳纖維在航空航天和國防軍工領域占有不可替代的地位。用碳纖維制成的復合材料所做的飛機不但輕巧，而且消耗動力少，推力大，噪音小；用碳纖維增強塑料來制造衛星和火箭等宇宙飛行器，機械強度高，質量小，可節約大量的燃料。
碳纖維最初主要用于高技術領域，隨著成本的下降，近些年開始在民用領域廣泛應用。不知不覺間，以碳纖維為核心技術的產品已悄悄地走入尋常百姓家，為人們享受高品質的生活帶來便利。
碳纖維的運用可以極大地提高人們日常生活中的安全性。碳纖維可以切成短纖放在水泥里，這樣修建的房子更加結實，增強了抗震能力。日本是一個多地震國家，他們的高層建筑就是利用碳纖維來加固的。碳纖維還可以加固橋面，制成橋的拉索、高壓電纜等。
碳纖維可用作節能采暖材料的核心發熱體。在國外有很多節能采暖設備的核心發熱體已經由以前普遍采用的金屬材料升級為碳纖維材料，碳纖維材料不僅熱轉換率高，而且壽命長，很多產品在300攝氏度下能夠達到穩定工作10萬小時的時間。除了在采暖上有所應用，碳纖維還可用在熱水器、工業設備恒溫環境保障方面。
現在碳纖維用途最廣的就是體育器材，如高爾夫球桿、釣魚竿、登山杠、滑雪板、滑雪杖、自行車、羽毛球拍、網球拍等。這些體育器材以前都是用鋼鐵或者玻璃纖維制成，現在都已經改用碳纖維。用碳纖維做的器材第一是輕，第二是結實，第三是外觀漂亮。
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