碳纤维是一种主要由90%以上碳元素组成的高性能新型纤维材料，具有耐高温、耐磨擦、耐腐蚀、导电导热、比重小、重量轻、强度高和柔软可加工等其他材料不可替代的优良性能。
碳纤维除了应用于风力发电、体育休闲、交通运输、汽车工业、能源、化工、建筑等民用领域外，也广泛应用于各个国防工业领域，是军用飞机、火箭、导弹、卫星、舰船等先进武器装备不可缺少的战略性材料。由于高性能碳纤维材料在国民经济和国防工业领域的重要作用，日本、美国等发达国家对中国实行严格的封锁，严格限制高 端产品、核心技术和关键设备进入中国，以制约中国高 端制造和国防工业的发展。
碳纤维生产工艺流程长，技术关键点多，具有较高的技术壁垒。以聚丙烯腈基碳纤维生产过程为例，其生产过程可划分为原丝生产和原丝碳化两个阶段：原丝生产过程包括聚合、脱泡、计量、喷丝、牵引、水洗、上油、烘干收丝等工序；制备好的原丝由牵伸机器依次传送到预氧化炉，经过预氧化炉群的烤化后形成氧化纤维即预氧丝，预氧丝经过中温、高温碳化炉后形成碳纤维，经过表面处理上浆、干燥等工艺得到碳纤维成品，其中拉丝、牵伸、稳定、碳化和石墨化是碳纤维生产的关键环节：拉丝：是碳纤维生产过程中的第 一步，主要把原材料分离成纤，属于物理变化，这一步骤中纺丝液细流与凝固液之间的传质、传热，后PAN沉析形成凝胶结构的丝条。牵伸：要求温度100到300度，结合定向纤维的拉伸效应来操作。也是PAN纤维的高模量、高强化、致密化和细化的关键步骤。稳定：使用400度加热氧化的方法使热塑性PAN线形大分子链转化为非塑性耐热梯形结构，使其在高温下不熔不燃，保持纤维形态，热力学处于稳定状态。碳化：需要在温度1千到2千度，将PAN中非碳元素驱除，后生成含碳量90%以上的具有乱层石墨结构的碳纤维。石墨化：需要温度在2千到3千度，将无定型、乱层结构的碳化材料向三维石墨结构转化，是提高碳纤维模量的主要技术措施。
