碳纖維是將有機纖維（如聚丙烯腈纖維）在惰性氣體保護下，經(jīng)高溫碳化而制得的。其特點是耐高溫、質(zhì)輕而硬度、強度高。
碳纖維增強的熱固性樹脂主要用于強度和剛性要求較高，而密度要求較小的器械或設(shè)備中。由于酚醛樹脂的耐熱性好，用它和碳纖維制成的復合材料可作為宇宙飛行器外表面的防熱層、火箭噴嘴等。而碳纖維與環(huán)氧樹脂制成的復合材料由于強度高，多用于飛機和宇宙飛行器上作為結(jié)構(gòu)材料。
碳纖維的發(fā)明可以追溯到愛迪生時代，他在發(fā)明電燈過程中選用多種材料做燈絲都失敗了，后來他將竹子烘烤后制成碳絲，終于使電燈亮了。碳絲可以說是當今碳纖維的前身。目前制備碳纖維的方法是將聚丙烯腈合成纖維在200～300℃的空氣中加熱使其氧化，然后在1000～1500℃的惰性氣體中碳化，即可得到強度很高的碳纖維。用瀝青為原料也可制成碳纖維，成本比用聚丙烯腈降低約50％。碳纖維原料來源廣、成本低、性能好，是很有發(fā)展前途的增強材料。
碳纖維增強塑料可以根據(jù)使用溫度的不同選擇不同的樹脂基體。如環(huán)氧樹脂使用溫度為150～200℃；聚雙馬來酰亞胺為200～250℃；而聚酰亞胺在300℃以上。這類熱固性樹脂的碳纖維復合材料較多應(yīng)用于制造航天飛行器外殼或火箭噴管的耐燒蝕材料中。新一代的運動器材如羽毛球拍、網(wǎng)球拍、高爾夫球桿、滑雪杖、滑雪板、撐桿、弓箭等都采用碳纖維增強塑料來做，為運動員創(chuàng)造世界記錄做出了貢獻。
除了玻璃纖維、碳纖維外，作為纖維增強材料還有硼纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維和芳綸纖維等。