碳纤维具备优异的力学性能，同时具有轻质、高强度、高弹性模量、耐高低温、耐腐蚀、耐疲劳等优异特性，广泛应用于航空航天、国防、交通、能源、体育休闲等领域。
碳纤维按用途可分为宇航级和工业级两类，亦称为小丝束和大丝束。通常把48K（一丝束中包含48000根碳丝）及以上碳纤维称为大丝束碳纤维，包括60K、120K、360K和480K等。宇航级碳纤维初期以1K、3K、6K为主，逐渐发展为12K和24K，主要应用于国防工业和高技术及体育休闲用品（如：飞机、导弹、火箭、卫星和钓鱼杆、高尔夫球杆、网球拍等）。工业级碳纤维应用于不同民用工业，包括：纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等。
与大丝束相比，由于缺少碳丝规模的集束量级，小丝束碳纤维往往需要更高的制造工艺（同样的3根筷子的结构强度小于12根筷子），进而导致成本较高，但由于其重量更轻（3根筷子重量小于12根筷子），所以广泛应用于航空航天领域。目前，各国对高性能的小丝束碳纤维（宇航级）均采取严格的出口管制措施。
碳纤维复合材料主要应用于航空航天、汽车、风力发电等制造业板块，根据《2019年全球碳纤维复合材料市场报告》统计，2019年全球树脂基复合材料总用量为15.97万吨，其中风电叶片、航空航天、体育休闲、汽车各占22.67%、24.55%、14.46%、11.40%；金额端总额为173.9亿美元，其中航空航天金额占比62.39%。且平价单价达到300美元/kg 明显高于其它领域。
用碳纤维复合材料代替钢或铝，减重效率可达20%到40%，根据《大国之翼》对C919副总设计师章骏的采访，在蒙皮部位使用铝锂合金能够减重2%，型材部分使用铝锂合金能够减重5%，而碳纤维复合材料的减重潜力则在15%-20%区间。而根据《碳纤维及石墨纤维》介绍，战斗机或干线飞机自重每减少1kg，相当于增加450美元的经济效益。
在军用航空领域，高性能碳纤维复合材料主要应用于导弹弹头、弹体箭体、发动机壳体的结构部件和卫星主体结构承力上，其中碳/碳和碳/酚醛复合制品是弹头端头和发动机喷管的重要防热材料；在卫星构件上，高模量碳纤维主要应用于卫星承力筒、桁架、夹层面板及电池板支架。在战斗机和直升机上，碳纤维复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件，当前战斗机上碳纤维复合材料的用量已达到25%以上，军用直升机用量则高达50%以上。
此外，近年来无人机包括无人作战机发展迅速，由于低成本、轻结构、高机动、大过载、高隐身、长航程的技术特点，决定了其对减重的迫切需求，复合材料的使用比例基本是所有航空器中最高的，美国全球鹰高空长航时无人侦察机共用复合材料达65%，先进无人机复合材料的用量更是不断提升，X-45C、X-47B、“神经元”、“雷神”上都运用了90%的复合材料。未来随着无人机集群作战、人机协同等先进战术进一步成熟，尖端无人侦察机、无人歼击机的需求进一步释放，也会对碳纤提出新的需求。
2016至2019年我国碳纤维总产能分别为18000吨、26000吨、26800吨和26900吨，复合增长率为14.3%；需求量分别为19568吨、23482吨、31000吨和37840吨，复合增长率为24.6%，需求增长要快于产能的扩张。
然而，2016-2019年实际国内实现的产量为4600吨、7000吨、9023吨和12000吨，远低于设计产能，这是由于一方面部分产线老化处于经济考虑产能利用有限，另一方面则是碳纤维的质量很大程度上源自于生产经验的累积，国内相关产业起步较晚，对于产线的调试能力有限，生产出的碳纤均一性存在问题。当前我国国内主要的碳纤维厂家有恒神股份、中简科技、上海石化、中复神鹰、碳谷科技、精工科技等。（来源：研报君）
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