碳纖維是20世紀60年代初發展起來的一種含碳量大于90%的纖維材料，它既有碳素材料的特性，如耐高溫、耐磨擦、導電、導熱及耐腐蝕等，又具有紡織纖維的可加工性。

美國聯合碳化物公司（UCC）于1959年開始最早生產粘膠基碳纖維，五六十年代是粘膠基碳纖維的鼎盛時期，雖然時期已開始衰退，但是它作為耐燒蝕材料至今仍占有一席之地。1959年，日本研究人員發明了用聚丙烯腈（PAN）原絲制造碳纖維的新方法。在此基礎上，英國皇家航空研究院研制出了制造高性能PAN基碳纖維的技術流程，使其發展駛入了快車道，PAN基碳纖維成為當前碳纖維工業的主流，產量占世界總產量的90%左右。1974年，美國聯合碳化物公司開發了高性能中間相瀝青基碳纖維Thornel-35的研制，并取得成功。目前Thornel-P系列高性能瀝青碳纖維仍是最好的產品，這樣就形成了PAN基、瀝青基和粘膠基碳纖維的三大原料體系。由于PAN基的碳纖維在強度上要優于瀝青基、粘膠基碳纖維，在全世界的碳纖維生產中占有75%的比例，具有絕對性的壓倒優勢。 當生產聚丙烯腈(PAN)基碳纖維的時候，被稱為“母體”的聚丙烯腈纖維首先要通過聚合和紡紗工藝加工聚丙烯腈而成。然后，將這些母體放入氧化爐中在200到300攝氏度進行氧化。另外，還要在碳化爐中，在溫度為1000到2000攝氏度間進行碳化制成碳纖維。 碳纖維按照用途可分為兩類：1、24K以下的為宇航級小絲束碳纖維（1K的含義為一條碳纖維絲束含1000根單絲），2、48K以上為工藝工業級大絲束碳纖維。

在軍工領域，戰略導彈飛行中溫度極高，只有碳/碳復合材料才能滿足需要；而且戰略導彈固體火箭發動機和彈頭重量每減1公斤，射程便可大增。大飛機使用大量碳纖維可節油20％，并提高安全性和總裝效率；2009年，海衛（美國）一舉并購了美國著名的全碳纖維飛機公司———美國亞當飛機公司。海衛接手后，目前已經新設計出2款最新一代全碳纖維飛機，堪稱世界領先。

汽車結構材料部分改用碳纖維可大量減重，而且節油減排、抗沖擊、動力增強。老牌英國超跑品牌邁凱倫使用碳纖維構件已經有30年的歷史，1981年推出的F1賽車MP4/1就引入了碳纖維的賽車車身；1993年推出的邁凱倫F1首次在公路車上采用了碳纖維的底盤，而最新一代的MP4-12C則采用了邁凱倫獨立設計的碳纖維底盤。 更廣泛的，在電力輸送（碳纖維復合芯導線）、能源、建筑、通信、環保等各領域，碳纖維均能覓得其身影，即使時尚的電子產品，也已經采用碳纖維作為外殼材料。預計到2015年工業市場的應用份額將達65%以上。

目前國內碳纖維發展面臨兩個瓶頸，一是原絲技術，二是碳化爐。碳纖維不能通過碳元素如石墨直接生產，而主要依賴有機高分子纖維炭化，再去除非碳元素，使之形成高度結晶的石墨結構。盡管國內發展了幾十年，但只能小規模(200~300 噸)生產T300的碳纖維，對于高強碳纖維T800、T1000，國內尚無生產能力，這主要是國內欠缺高性能原絲與先進的碳化爐。 技術方向上，國內企業一般采用聚丙烯腈為原料，從產業鏈看，碳纖維生產經歷由原絲（PAN）生產再到預浸料再到具體終端產家的過程。目前，原絲的售價是40元～50元/公斤，碳纖維為200元/公斤，預浸料為500元/公斤，每一級的深加工都有高幅度的增值。 我國碳纖維的消費結構與日本類似，多集中在體育休閑用品領域，未來的發展重點是新興工業應用領域，其中風力發電機葉片、建筑材料、汽車、壓力容器和高壓輸電線潛力很大，僅風機葉片對碳纖維的需求到2020年預計就將達到萬噸級。 在市場需求再加上政府關注、國防需求等因素的刺激下，近年來我國出現了前所未有的碳纖維產業化建設熱潮。截至目前，我國在碳纖維產業的投資額已經達到90億元（含部分復合材料制品產能），其中政府投資約占10%。

 

目前，國內企業面臨兩大問題，其一：產能的急劇增加可能導致需求爆發前的短期過剩，截止10年5月，在建碳纖維產能可能達已建成碳纖維產能的近6倍，計劃建設的碳纖維產能則更大。中國石油、中國石化、中國化工、中國建材等大型央企都已介入。 其二，面臨著國外低價優質進口產品的強力競爭。日本東麗的T700產品進入中國后的價格為160元/kg，而國內一家大型碳纖維企業的生產成本就達到160元/kg。因而，中國的碳纖維產業仍處于“產業化起步”階段。