Ugljična vlakna su specijalizirana vrsta vlakana sastavljena prvenstveno od karbonskih elemenata; njegov sadržaj ugljika varira u zavisnosti od specifičnog tipa, uglavnom preko 90%. Ugljična vlakna posjeduju karakteristična svojstva tipičnih materijala-na bazi ugljika-kao što su otpornost na visoke-temperature, otpornost na abraziju, električnu provodljivost, toplotnu provodljivost i otpornost na koroziju. Međutim, za razliku od običnih ugljičnih materijala, on pokazuje izrazitu anizotropiju u svom fizičkom obliku; fleksibilan je, može se obraditi u različite strukture tkanine i pokazuje izuzetno visoku zateznu čvrstoću u pravcu ose vlakana. Nadalje, karbonska vlakna imaju nisku specifičnu težinu, što rezultira izuzetno visokom specifičnom čvrstoćom.
Ugljična vlakna se proizvode od sintetičkih hemijskih vlakana koja imaju visok sadržaj ugljika i koja se ne tope tokom termičke obrade. Ova prekursorska vlakna prolaze kroz niz proizvodnih procesa, uključujući termičku stabilizaciju (oksidaciju), karbonizaciju i grafitizaciju.
Ugljična vlakna su novi materijal koji se odlikuje vrhunskim mehaničkim svojstvima. Njegova specifična težina je manja od jedne-četvrtine od čelika.
Kompoziti polimera ojačanih karbonskim-ugljičnim vlaknima (CFRP) obično pokazuju vlačnu čvrstoću veću od 3500 MPa-sedam do devet puta veću od čelika- i modul elastičnosti zatezanja u rasponu od 23.000 do 43.000 MPa, što je također veće od čelika. Posljedično, specifična čvrstoća CFRP-definirana kao omjer čvrstoće materijala i njegove gustine-može premašiti 2000 MPa/(g/cm³), dok je specifična čvrstoća čelika A3 samo oko 59 MPa/(g/cm³); slično tome, njegov specifični modul je također veći od čelika.
