碳纤维或 碳纤维（或者CF、石墨纤维或石墨纤维）是纤维大约 5-10微米直径，主要由碳组成原子。碳纤维的原子结构与石墨相似，由碳原子片组成 排列成正六边形图案（石墨烯床单），区别在于这些床单互锁的方式。
聚丙烯腈合成碳纤维（平底锅）：
- 丙烯腈聚合潘，
- 在低温过程中环化，
- 碳化高温氧化处理（除氢）。在此之后，石墨化过程开始，氮被去除，链条连接成石墨平面。
一种常见的制造方法包括在空气中将纺成的 PAN 长丝加热到大约 300 °C，这会破坏许多氢键并氧化材料。氧化的然后将 PAN 放入具有惰性气体（例如氩气）气氛的熔炉中，并加热到大约 2000 °C，这会导致材料石墨化，从而改变分子键结构。当在正确的条件下加热时，这些链会并排结合（梯形聚合物），形成窄石墨烯最终合并形成单个柱状细丝的薄片。结果通常是 93–95% 的碳。可以使用沥青制造质量较低的纤维或人造丝作为前体而不是 PAN。通过热处理工艺，碳可以进一步增强，成为高模量或高强度碳。在 1500–2000 °C（碳化）范围内加热的碳表现出最高的抗拉强度(5,650兆帕, 或 820,000 psi)， 而碳纤维从 2500 加热到 3000 °C (石墨化) 表现出更高的弹性模量（531 GPa，或 77,000,000 psi）。
与人的头发相比，直径为 6 μm 的碳丝（从左下角到右上角）。
