碳纤维是先进复合材料最常用的也是最重要的增强体。碳纤维是由不完全
石墨结晶沿纤维轴向排列的一种多晶的新型无机非金属材料。化学组成中碳元素含量达95%以上，超过99%以上称为石墨纤维。
碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热等特性，属典型的高新技术产品。主要用于制备先进复合材料(ACM)，已广泛应用于航空航天、体育用品领域、工业领域、交通运输领域及土木建筑领域。鉴于近年军事工业上应用的萎缩、碳纤维成本的降低及先进低成本制造复合材料技术的突破，碳纤维复合材料在建筑、工业、交通运输等方面的应用便成为研究开发的热点，并取得了一定的突破性进展。
1、在航空航天领域的应用
在航空航天领域，由于碳纤维重量轻，刚性、尺寸稳定性和导热性好，高模量碳纤维很早便应用于人造卫星中。碳纤维在宇航上的应用主要在固体火箭发动机壳体和喷管上。2002 年，在宇航领域中碳纤维的需求量大约是4000 t。据报道，全球碳纤维在航空航天领域中需求增长速度最快，2003-2006 年其年均增长率为85%，至2009 年以后3 年中，仍保持每年73%的增长速率。在飞机制造方面， 小型商务机和直升飞机的复合材料用量已占70%一80%，军用机30%一40%，大型客机15%一20%。碳纤维在飞机上的比例已从原来的10%-20%上升至50%-80%。
（1）在民用大型客机方面，波音和空中客车公司两大飞机制造商大量采用复合材料。A380 客机使用复合材料达25-30 t/架，其中85%是碳纤维增强复合材料(CFRP)。中等尺寸规格的A350飞机中占总质量52%的结构组件将采用复合材料来制造， 主要是碳纤维增强塑料材料，B787 每架需碳纤维23 t。据市场称，波音和空中客车每年交付使用客机大约250-350 架。2005 年波音公司飞机合同650 架，空中客车公司417 架，2005 年底两大飞机公司交付飞机620 架， 复合材料用量约1700 t，CFRP 约1020 t。据悉，波音公司近十年将有10000 架次的市场，未来20 年全球将需要25000 架大型飞机，总价值约2 万亿美元。波音公司还报导，到2020 年中国需要1764 架商用飞机，是美国本土以外最大的市场。中国航空公司要增加1459 架新飞机，仅仅是为了满足国内航线。自2005 年碳纤维复合材料在B-777 飞机上的成功应用以来，全球范围掀起碳纤维复合材料热潮，欧美大型飞机加快了使用复合材料的步伐，新设计、生产或投入使用的飞机，大量使用碳纤维复合材料。
（2）除了民用大型客机方面，另一大领域就是碳纤维在军用飞机制造方面的应用。根据2001-2005 年总的统计，美国国防空军对碳纤维需求量为995,320 千克。洛克希德马丁公司战胜波音被选为联合战斗机的制造商，3000 架战斗机总值为2000 亿美元。因此，可以预计中、长期碳纤维在航天航空领域仍会有一定增长。
据统计，2001 年航空航天领域对碳纤维的需求为2690 t，2002 年和2003 年对碳纤维的需求量有所减少，2002 年约减少20%，2003 年则减少约9 %。2003 年以后航空航天领域对碳纤维的需求出现快速增长，2006 年与2001 年相比增长约40 %，2008年增长约76 %， 2010 年和2001 年相比增长超过100%。
2、在体育休闲用品领域中的应用
文体用品领域对碳纤维的需求，2003-2006 年的年均增长率为42%，至2009 年以后三年中，预计年均增速为46%。2003 年和2004 年世界碳纤维总消耗量分别为19210 t 和20680 t，而用于体育休闲用品的碳纤维都超过5000 t，占世界碳纤维总消耗量的25%左右。体育用品使用碳纤维绝对数量仍在增加，根据美国体育用品制造商协会的最新统计数据， 美国市场体育用品设备销售在2006 年总额约250 亿美元，这还不包括鞋子、机动车辆和举重器材。大量使用碳纤维复合材料的产品是高尔夫球槽、球拍、雪橇、滑雪板、曲棍球棒、钓鱼竿和自行车。生产上述7 种产品，制造商在2006 年的复合产品消费量估计为6710 吨左右。按此计算，2006 年体育用品制造业所用的碳纤维占全球消费量的24%左右。但是，同过去相比，体育用品的碳纤维使用量占全球使用量的比例在逐渐降低，2004 年体育用品碳纤维用量占了大约31%。不过，体育用品使用碳纤维的绝对数仍在增加，在未来几年内，每年的增长预计平均为4.3%，到2009 年或2010 年，使用量将有可能超过唱片业的水平。据估计，全球每年的高尔夫球棒的产量为3400 万副，主要产自美国、中国、日本和中国台湾省；全球碳纤维钓鱼竿的产量每年约2000 万付；网球拍框架的市场容量约为每年600 万付。碳纤维在其他体育项目的应用还包括冰球棍、划船、赛艇、冲浪器械等。
3、在汽车工业中的应用
汽车零部件轻量化， 小型化已成为未来汽车工业发展的重要课题。汽车轻量化使得汽车油耗降低，大大降低了汽车的使用成本，也使总的能耗大大降低了。据资料介绍，汽车自重减轻100公斤，行驶100 公里，可节省油0.3 公斤。自重减轻10%，燃油经济性可提高10%。目前在汽车工业中应用复合材料的有： 驱动轴，车身，车门，横梁，油箱，悬臂梁，钢板弹簧，减速器，变速器支架，座位架，行李箱板和方向盘等。据悉，福特和保时捷生产的GT 型赛车发动机机罩已全部采用碳纤维材料；奔驰的57S 型轿车原来内装饰全部以碳纤维替代； 通用的雪佛莱轿车底盘的内装饰材料也采用碳纤维；宝马公司将M6 型轿车的顶篷全部采用碳纤维等。1992 年通用汽车公司的超轻概念车车身采用碳纤维复合材料由手铺碳纤维预浸料工艺制造，整体车身质量仅为191公斤，车身刚度优于钢制车身，密度仅为钢制车身的1/4。英国先进复合材料集团生产BPS240 车身板系统和MTM57 零件预浸料被选用于IFR 汽车公司的Aspid 豪华赛车上，碳纤维的主导地位使车减重700 kg。
英国材料系统实验室(MSL)就各种材料对车身轻量化的效果进行研究，结果表明，碳纤维增强复合材料的车身质量仅为172公斤，而钢制车身为367.9 公斤，轻量化效果达53%以上。
设计表明，一辆典型小车的碳纤维用量可以超过113kg。仅仅为了满足北美的需求， 碳纤维的需求量就达现有世界碳纤维总生产能力的100 倍。洛克希德马丁研究所的瓦伦统计过，如每辆北美的汽车用2.2kg 碳纤维， 那北美1800 万辆小车的碳纤维总量就超过当前全球大丝束碳纤维总产能的4 倍。
4、一般工业应用
近几年，一般工业应用领域对碳纤维的需求不断增长。在能源和贮能方面，如在风力发电叶片、飞轮、电池、油气开采、压力容器等领域上的应用不断扩大。据报导，制备注射和模压用的粒料消耗的碳纤维高达2700 t，主要用于生产手机、计算机、办公设施等。碳纤维还可以应用于供温室吸附与分离气体用的新型碳基装置，在环保领域具有广阔的发展前景。除此以外，一些新兴用途，如土木建筑的补强加固材料，航海构件，电磁屏蔽材料和静电消散材料等方面的应用也在增加。
（1）海上油气开采
用于平台锚固到海底的绳索和连接油井口到平台的管子。碳纤维复合材料绳索和管子因其优异的性能在海上油田的市场
潜力巨大。2005-2010 年复合材料生产管子和绳索的潜在市场。
（2）风力发电
据GEC 预测，2004 年风电装机容量约40000MV，2008 年预计达到95000MV，假定增加部分一半用碳纤维叶片，需要34000个叶片，11000 个2MV 的涡轮机， 每个叶片大约需要碳纤维1500-2000 公斤，2004-2008 年共需要碳纤维59000 吨， 年平均需求量15000 吨/年，相当于06 年全球碳纤维产能的50%。据估计，到2008 年用于叶片的碳纤维可达4536 t，其用量可占世界年碳纤维产量的25%左右。
碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热等特性，属典型的高新技术产品。主要用于制备先进复合材料(ACM)，已广泛应用于航空航天、体育用品领域、工业领域、交通运输领域及土木建筑领域。鉴于近年军事工业上应用的萎缩、碳纤维成本的降低及先进低成本制造复合材料技术的突破，碳纤维复合材料在建筑、工业、交通运输等方面的应用便成为研究开发的热点，并取得了一定的突破性进展。
1、在航空航天领域的应用
在航空航天领域，由于碳纤维重量轻，刚性、尺寸稳定性和导热性好，高模量碳纤维很早便应用于人造卫星中。碳纤维在宇航上的应用主要在固体火箭发动机壳体和喷管上。2002 年，在宇航领域中碳纤维的需求量大约是4000 t。据报道，全球碳纤维在航空航天领域中需求增长速度最快，2003-2006 年其年均增长率为85%，至2009 年以后3 年中，仍保持每年73%的增长速率。在飞机制造方面， 小型商务机和直升飞机的复合材料用量已占70%一80%，军用机30%一40%，大型客机15%一20%。碳纤维在飞机上的比例已从原来的10%-20%上升至50%-80%。
（1）在民用大型客机方面，波音和空中客车公司两大飞机制造商大量采用复合材料。A380 客机使用复合材料达25-30 t/架，其中85%是碳纤维增强复合材料(CFRP)。中等尺寸规格的A350飞机中占总质量52%的结构组件将采用复合材料来制造， 主要是碳纤维增强塑料材料，B787 每架需碳纤维23 t。据市场称，波音和空中客车每年交付使用客机大约250-350 架。2005 年波音公司飞机合同650 架，空中客车公司417 架，2005 年底两大飞机公司交付飞机620 架， 复合材料用量约1700 t，CFRP 约1020 t。据悉，波音公司近十年将有10000 架次的市场，未来20 年全球将需要25000 架大型飞机，总价值约2 万亿美元。波音公司还报导，到2020 年中国需要1764 架商用飞机，是美国本土以外最大的市场。中国航空公司要增加1459 架新飞机，仅仅是为了满足国内航线。自2005 年碳纤维复合材料在B-777 飞机上的成功应用以来，全球范围掀起碳纤维复合材料热潮，欧美大型飞机加快了使用复合材料的步伐，新设计、生产或投入使用的飞机，大量使用碳纤维复合材料。
（2）除了民用大型客机方面，另一大领域就是碳纤维在军用飞机制造方面的应用。根据2001-2005 年总的统计，美国国防空军对碳纤维需求量为995,320 千克。洛克希德马丁公司战胜波音被选为联合战斗机的制造商，3000 架战斗机总值为2000 亿美元。因此，可以预计中、长期碳纤维在航天航空领域仍会有一定增长。
据统计，2001 年航空航天领域对碳纤维的需求为2690 t，2002 年和2003 年对碳纤维的需求量有所减少，2002 年约减少20%，2003 年则减少约9 %。2003 年以后航空航天领域对碳纤维的需求出现快速增长，2006 年与2001 年相比增长约40 %，2008年增长约76 %， 2010 年和2001 年相比增长超过100%。
2、在体育休闲用品领域中的应用
文体用品领域对碳纤维的需求，2003-2006 年的年均增长率为42%，至2009 年以后三年中，预计年均增速为46%。2003 年和2004 年世界碳纤维总消耗量分别为19210 t 和20680 t，而用于体育休闲用品的碳纤维都超过5000 t，占世界碳纤维总消耗量的25%左右。体育用品使用碳纤维绝对数量仍在增加，根据美国体育用品制造商协会的最新统计数据， 美国市场体育用品设备销售在2006 年总额约250 亿美元，这还不包括鞋子、机动车辆和举重器材。大量使用碳纤维复合材料的产品是高尔夫球槽、球拍、雪橇、滑雪板、曲棍球棒、钓鱼竿和自行车。生产上述7 种产品，制造商在2006 年的复合产品消费量估计为6710 吨左右。按此计算，2006 年体育用品制造业所用的碳纤维占全球消费量的24%左右。但是，同过去相比，体育用品的碳纤维使用量占全球使用量的比例在逐渐降低，2004 年体育用品碳纤维用量占了大约31%。不过，体育用品使用碳纤维的绝对数仍在增加，在未来几年内，每年的增长预计平均为4.3%，到2009 年或2010 年，使用量将有可能超过唱片业的水平。据估计，全球每年的高尔夫球棒的产量为3400 万副，主要产自美国、中国、日本和中国台湾省；全球碳纤维钓鱼竿的产量每年约2000 万付；网球拍框架的市场容量约为每年600 万付。碳纤维在其他体育项目的应用还包括冰球棍、划船、赛艇、冲浪器械等。
3、在汽车工业中的应用
汽车零部件轻量化， 小型化已成为未来汽车工业发展的重要课题。汽车轻量化使得汽车油耗降低，大大降低了汽车的使用成本，也使总的能耗大大降低了。据资料介绍，汽车自重减轻100公斤，行驶100 公里，可节省油0.3 公斤。自重减轻10%，燃油经济性可提高10%。目前在汽车工业中应用复合材料的有： 驱动轴，车身，车门，横梁，油箱，悬臂梁，钢板弹簧，减速器，变速器支架，座位架，行李箱板和方向盘等。据悉，福特和保时捷生产的GT 型赛车发动机机罩已全部采用碳纤维材料；奔驰的57S 型轿车原来内装饰全部以碳纤维替代； 通用的雪佛莱轿车底盘的内装饰材料也采用碳纤维；宝马公司将M6 型轿车的顶篷全部采用碳纤维等。1992 年通用汽车公司的超轻概念车车身采用碳纤维复合材料由手铺碳纤维预浸料工艺制造，整体车身质量仅为191公斤，车身刚度优于钢制车身，密度仅为钢制车身的1/4。英国先进复合材料集团生产BPS240 车身板系统和MTM57 零件预浸料被选用于IFR 汽车公司的Aspid 豪华赛车上，碳纤维的主导地位使车减重700 kg。
英国材料系统实验室(MSL)就各种材料对车身轻量化的效果进行研究，结果表明，碳纤维增强复合材料的车身质量仅为172公斤，而钢制车身为367.9 公斤，轻量化效果达53%以上。
设计表明，一辆典型小车的碳纤维用量可以超过113kg。仅仅为了满足北美的需求， 碳纤维的需求量就达现有世界碳纤维总生产能力的100 倍。洛克希德马丁研究所的瓦伦统计过，如每辆北美的汽车用2.2kg 碳纤维， 那北美1800 万辆小车的碳纤维总量就超过当前全球大丝束碳纤维总产能的4 倍。
4、一般工业应用
近几年，一般工业应用领域对碳纤维的需求不断增长。在能源和贮能方面，如在风力发电叶片、飞轮、电池、油气开采、压力容器等领域上的应用不断扩大。据报导，制备注射和模压用的粒料消耗的碳纤维高达2700 t，主要用于生产手机、计算机、办公设施等。碳纤维还可以应用于供温室吸附与分离气体用的新型碳基装置，在环保领域具有广阔的发展前景。除此以外，一些新兴用途，如土木建筑的补强加固材料，航海构件，电磁屏蔽材料和静电消散材料等方面的应用也在增加。
（1）海上油气开采
用于平台锚固到海底的绳索和连接油井口到平台的管子。碳纤维复合材料绳索和管子因其优异的性能在海上油田的市场
潜力巨大。2005-2010 年复合材料生产管子和绳索的潜在市场。
（2）风力发电
据GEC 预测，2004 年风电装机容量约40000MV，2008 年预计达到95000MV，假定增加部分一半用碳纤维叶片，需要34000个叶片，11000 个2MV 的涡轮机， 每个叶片大约需要碳纤维1500-2000 公斤，2004-2008 年共需要碳纤维59000 吨， 年平均需求量15000 吨/年，相当于06 年全球碳纤维产能的50%。据估计，到2008 年用于叶片的碳纤维可达4536 t，其用量可占世界年碳纤维产量的25%左右。
