Kohlefaser ist eine neue Art von hoch{0}festem, hoch-moduliertem und hoch-temperatur-beständigem Fasermaterial mit einem Kohlenstoffgehalt von über 95 % und der höchsten Hitzebeständigkeit unter allen synthetischen Fasern. Es handelt sich um ein mikrokristallines Graphitmaterial, das durch Karbonisierung und Graphitisierung organischer Fasern gewonnen wird und aus blattähnlichen Graphitmikrokristallen besteht, die entlang der Faserachse gestapelt sind.
Die chemischen Eigenschaften von Kohlenstofffasern ähneln denen von Kohlenstoff. Während es durch starke Oxidationsmittel oxidiert werden kann, ist es gegenüber den meisten alkalischen Substanzen inert. In der Luft kommt es bei Temperaturen über 400 Grad zu einer erheblichen Oxidation, wobei CO und CO2 entstehen. Wenn Kohlefasern weder Luft noch Oxidationsmitteln ausgesetzt sind, weisen sie eine hervorragende Hitzebeständigkeit auf. Im Vergleich zu anderen Materialien nimmt die Festigkeit erst ab 1500 Grad ab, während die Hitzebeständigkeit anderer Materialien bereits deutlich nachgelassen hat. Darüber hinaus besitzt Kohlefaser eine hervorragende Kältebeständigkeit und bleibt auch bei Temperaturen von flüssigem Stickstoff nicht spröde. Es weist außerdem Ölbeständigkeit, Strahlungsbeständigkeit, Radioaktivitätsbeständigkeit, Absorption giftiger Gase und Neutronenmoderationseigenschaften auf.
