碳纤维主要被制成碳纤维强塑料这种复合材料来应用。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滋m～8滋m。在原子层面的碳纤维跟石墨很相近，由一层层以六角型排列的碳原子构成。碳纤维与石墨两者的差别在于层与层之间的连接。石墨是晶体结构，它的层间连接松散，而碳纤维不是晶体结构，层间连接是不规则的，这样可防止滑移，强物质强度。
一般碳纤维的密度为1750kg/m3，导热能力高但传电能力低，碳纤维的比热容量亦比铜低。当加热的时候，碳纤维会变厚、变短。虽然碳纤维的天然颜色是黑色，但科学家可以把它染成不同的颜色。 我国碳纤维的生产和使用尚处于起步阶段,，国内碳纤维生产能力仅占世界高性能碳纤维总产量的0.4％左右，国内用量的90％以上靠进口。而PAN原丝质量一直是制约我国碳纤维工业规模化生产的瓶颈。另外，碳纤维长期以来被视为战略物资，发达一直对外实行。因此,业内专家认为，强化基础研究是创新之本，是发展国内碳纤维工业的根本出路。 我国早在上世纪六七十年代就开始了碳纤维的研究工作，几乎与世界同步。经过30多年的努力，已经研制出接近日本东丽公司T300水平的碳纤维产品，但产量和品质都远不能满足国内需求，与国外差距甚远。与先进水平相比，国产碳纤维的突出问题是碳纤维强度低，均匀性和稳定性都较差，发展水平比发达落后了近20年～30年，而且生产规模小，技术设备落后，生产效益不理想。
目前全球碳纤维产能约3.5万吨，我国市场年需求量6500吨左右，属于碳纤维消费大国，但我国碳纤维2007年产量仅200吨左右，而且主要是低性能产品，没有形成规模化产业，绝大部分依赖进口，价格非常昂贵，比如标准型T300市场价格每千克曾高达4000元~5000元。由于缺少具有自主知识产权的技术支撑，国内企业目前尚未掌握完整的碳纤维核心关键技术。 我国碳纤维的质量、技术和生产规模与国外差距很大，其中高性能碳纤维技术更是被日本及西方垄断和。因此碳纤维要真正实现国产化需要一个漫长的过程。
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