Karbonové vlákno (zkráceně CF) je nový typ vláknitého materiálu s vysokou pevností a vysokým modulem vlákna s obsahem uhlíku vyšším než 95 %. Jedná se o mikrokrystalický grafitový materiál získaný karbonizací a grafitizací vrstvením organických vláken, jako jsou mikrokrystaly vločkového grafitu, podél axiálního směru vlákna.

Uhlíkové vlákno je „měkké navenek a tuhé uvnitř“, které je lehčí než kovový hliník, ale pevnější než ocel a má vlastnosti odolnosti proti korozi a vysokého modulu. Je to důležitý materiál v národní obraně, vojenském průmyslu a civilním použití. Má nejen přirozené vlastnosti uhlíkových materiálů, ale má také měkkou zpracovatelnost textilních vláken. Jedná se o novou generaci výztužných vláken.

Uhlíkové vlákno má mnoho vynikajících vlastností. Uhlíkové vlákno má vysokou axiální pevnost a modul, nízkou hustotu, vysoký měrný výkon, nedochází k tečení, ultravysokou teplotní odolnost v neoxidačním prostředí, dobrou odolnost proti únavě a měrnou tepelnou a elektrickou vodivost jsou mezi nekovovými a nekovovými. Mezi kovy je koeficient tepelné roztažnosti malý a anizotropní, odolnost proti korozi je dobrá a propustnost rentgenového záření je dobrá. Dobrá elektrická a tepelná vodivost, dobré elektromagnetické stínění atd.

V porovnání s tradičním skleněným vláknem je Youngův modul uhlíkových vláken více než 3krát vyšší než modul uhlíkových vláken; ve srovnání s kevlarovým vláknem je jeho Youngův modul asi 2krát vyšší než modul uhlíkového vlákna a nebobtná v organických rozpouštědlech, kyselinách a zásadách. Vynikající odolnost proti korozi.

V únoru 2018 Čína zcela nezávisle vyvinula první 100tunovou výrobní linku z uhlíkových vláken T1000.