碳纤维（Carbon Fiber）是一种纤维状的碳素材料，含碳量在90%以上，直径一般为5~7微米，约为成年人头发直径的十分之一。每一根碳纤维由数千条更微小的碳纤维所组成，直径大约5至8微米。在原子层面的碳纤维跟石墨很相近，是由一层层以六角型排列的碳原子所构成。两者差别在于层与层之间的连结。石墨是晶体结构，它的层间连结松散，而碳纤维不是晶体结构，层间连结是不规则的。这样便防止滑移增强物质强度。

碳纤维作为一种高性能纤维，具有十分优异的力学性能，拉伸强度约为2～7GPa，拉伸模量约为200～700GPa。再加上它的重量很轻，密度约为1.5～2.0g/cm3，仅为钢的四分之一，这使得碳纤维在所有高性能纤维中具有较高的比强度和比模量。除此之外，碳纤维还具有许多其它优良性能，如耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、耐疲劳、热膨胀系数低、良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。在没有氧气存在的情况下，碳纤维能够耐受3000℃以上的高温，这是其他任何纤维材料无法与之相比的。而且，碳纤维对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性，完全不存在生锈的问题。

碳纤维已成为先进复合材料较为重要的增强材料。由于碳纤维复合材料具有轻而强、轻而刚、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、结构尺寸稳定性好以及设计性好、可大面积整体成型等特点，目前已在航空航天、国防军工和民用工业的各个领域受到广泛应用。