碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強度比鋼大、密度比鋁小、比不銹鋼耐腐蝕性強、比耐熱鋼耐高溫、又能像銅那樣導電，具有許多寶貴的電學、熱學和力學性能的新型材料。碳纖維主要被制成碳纖維增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 μm～8 μm。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，增強物質強度。
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。雖然短切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。
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