雖然碳纖維已經(jīng)存在了150多年，但它只是在過(guò)去半個(gè)世紀(jì)左右的時(shí)間里通過(guò)制造工藝的改進(jìn)才獲得了優(yōu)異的比強(qiáng)度和比剛度。這些現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)步，加上過(guò)去幾十年制造成本的降低，使得碳纖維成為當(dāng)今備受青睞的材料。

    約瑟夫·威爾遜·斯旺爵士在1860年首次制造出碳纖維，用于早期的白熾燈泡。1879年，托馬斯·愛(ài)迪生在第一批用電加熱的燈泡中使用了以纖維素為基礎(chǔ)的碳纖維絲。具有高耐熱性使它們成為理想的導(dǎo)電體。這些纖維是由棉花或竹子制成的，而不是今天以石油為基礎(chǔ)的原材料，然后在高溫下烘烤，導(dǎo)致碳化。這種被稱為“熱解”的烘烤方法至今仍在使用。熱解是在惰性氣體中高溫加熱分解有機(jī)物的過(guò)程。20世紀(jì)初，當(dāng)鎢絲成為燈泡燈絲的首選時(shí)，碳纖維在接下來(lái)的50年左右就被淘汰了。

    1958年，在位于克利夫蘭的聯(lián)合碳化物帕爾瑪技術(shù)中心，羅杰·培根嘗試通過(guò)在氬氣中加熱人造絲來(lái)測(cè)量碳的三相點(diǎn)，結(jié)果意外地制造出了第一種以石油為基礎(chǔ)的碳纖維。他注意到電弧爐的負(fù)電極上長(zhǎng)出了細(xì)絲。然而，由此產(chǎn)生的纖維只有大約20%的碳，而且當(dāng)時(shí)人們幾乎沒(méi)有重視碳纖維產(chǎn)品的剛度和強(qiáng)度特性，這使得培根的加工效率非常低。并且，他制造碳纖維的方法成本極高。

 

    20世紀(jì)60年代初，日本工業(yè)科技署的Akio Shindo博士使用聚丙烯腈(PAN)作為碳纖維的前身。PAN是一種合成的、半結(jié)晶的有機(jī)聚合物樹脂，它可以讓Shindo用一種成本更低的方法生產(chǎn)出55%碳含量的碳纖維。

    1963年，英國(guó)國(guó)防部的科學(xué)家W. Watt, L. N. Phillips和W. Johnson為一種新的碳纖維制造工藝申請(qǐng)了專利。這種制造工藝制造出的碳纖維產(chǎn)品比以前的工藝生產(chǎn)出的強(qiáng)度高得多。英國(guó)國(guó)家研究開發(fā)公司隨后將這一過(guò)程授權(quán)給勞斯萊斯、摩根萊特和考陶德。當(dāng)時(shí)，勞斯萊斯已經(jīng)開始生產(chǎn)碳纖維，這種新工藝使他們可以開始在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇組件的設(shè)計(jì)中使用碳纖維。隨后，他們帶著帶碳纖維壓氣機(jī)葉片的RB-211航空發(fā)動(dòng)機(jī)打入美國(guó)市場(chǎng)。不幸的是，在遭遇鳥的撞擊后，暴露出壓氣機(jī)葉片強(qiáng)度不夠的問(wèn)題，這導(dǎo)致了勞斯萊斯遭受重挫。最后，勞斯萊斯賣掉了他們的碳纖維工廠。

    1970年達(dá)成的一項(xiàng)聯(lián)合技術(shù)協(xié)議允許聯(lián)合碳化物公司生產(chǎn)以PAN為基礎(chǔ)的碳纖維，這種碳纖維以前只由日本東麗工業(yè)公司生產(chǎn)。早前，Morganite曾決定將碳纖維業(yè)務(wù)排除在其核心業(yè)務(wù)之外，這使得Courtaulds成為英國(guó)唯一一家碳纖維制造商。然而，他們的無(wú)機(jī)工藝在碳纖維中留下了雜質(zhì)，而其他碳纖維公司的工藝中卻不會(huì)出現(xiàn)這種情況。于是到1991年，總部位于英國(guó)的面料、服裝、人造纖維和化學(xué)品制造商Courtaulds停止了碳纖維的生產(chǎn)。

    自20世紀(jì)70年代末以來(lái)，其他幾種類型的碳纖維絲進(jìn)入了全球市場(chǎng)。這些較新的纖維含有95%的碳，并大大提高了抗拉強(qiáng)度和彈性模量。例如，東麗現(xiàn)在生產(chǎn)的碳纖維抗拉強(qiáng)度為4000 MPa，模量為400 GPa。這些在強(qiáng)度、彈性模量和成本方面的改進(jìn)促使90年代的工程師們最終充分了解了碳纖維在各類應(yīng)用中的巨大潛力，使其成為當(dāng)今最受歡迎的材料之一。