Primarna uporaba ogljikovih vlaken vključuje njihovo kombiniranje z matričnimi materiali-kot so smole, kovine ali keramika-za ustvarjanje strukturnih materialov. Epoksidni kompoziti-ojačeni z ogljikovimi vlakni se ponašajo z najvišjo kombinirano specifično trdnostjo in specifičnimi metričnimi moduli med vsemi trenutno razpoložljivimi strukturnimi materiali. Kompoziti iz ogljikovih vlaken ponujajo znatne prednosti na področjih s strogimi zahtevami glede gostote, togosti, teže in lastnosti utrujenosti, pa tudi v okoljih, ki zahtevajo visoko-temperaturno odpornost in izjemno kemično stabilnost.
Ogljikova vlakna so se pojavila v zgodnjih petdesetih letih prejšnjega stoletja kot odgovor na zahteve-naprednih znanstvenih in tehnoloških sektorjev-zlasti raketne tehnike, raziskovanja vesolja in letalstva. Od takrat se je njegova uporaba močno razširila in vključuje športno opremo, tekstil, kemične stroje in medicinsko področje. Ker vrhunske-tehnologije postavljajo vse strožje zahteve glede lastnosti delovanja novih materialov, si raziskovalci in tehnologi nenehno prizadevajo za izboljšave. V zgodnjih osemdesetih letih prejšnjega stoletja so se zaporedoma začela pojavljati visoko-zmogljiva in ultra{9}}visoko{10}}zmogljiva ogljikova vlakna; to je pomenilo še en tehnološki preskok in sporočilo, da so raziskave in proizvodnja ogljikovih vlaken vstopili v napredno fazo.
Kompoziti, oblikovani s kombiniranjem ogljikovih vlaken z epoksi smolo, so postali napredni vesoljski materiali zaradi svoje nizke specifične teže, visoke togosti in izjemne trdnosti. To je ključnega pomena, saj je za vsak kilogram zmanjšane teže vesoljskega plovila nosilno raketo, ki je potrebna za dvig, mogoče olajšati za 500 kilogramov. Posledično vesoljska industrija hiti, da bi sprejela te napredne kompozitne materiale. Na primer, posebna vrsta lovskega letala z navpičnim{4}}vzletom in pristajanjem (VTOL) uporablja kompozite iz ogljikovih vlaken za eno-četrtino svoje skupne teže letala in eno-tretjino teže svojega krila. Poročila kažejo, da so ključne komponente v treh raketnih pospeševalnikih ameriškega raketoplana Space Shuttle, kot tudi izstrelitvene cevi za napredne rakete MX, izdelane z uporabo naprednih kompozitov iz ogljikovih vlaken.
Na dirkah Formule 1 (F1) je večina karoserije avtomobila izdelana iz materialov iz ogljikovih vlaken. Visoko{3}}športni avtomobili prav tako pogosto obsežno uporabljajo ogljikova vlakna po celotni karoseriji za izboljšanje aerodinamične učinkovitosti in strukturne celovitosti. Ogljikova vlakna je mogoče predelati v različne oblike, vključno s tkaninami, klobučevino, rogoznicami, trakovi, papirjem in drugimi materiali. V tradicionalnih aplikacijah-se poleg uporabe kot toplotnoizolacijskega materiala-ogljikova vlakna redko uporabljajo v samostojni obliki; namesto tega običajno služi kot ojačitveno sredstvo, dodano matričnim materialom, kot so smole, kovine, keramika ali beton, za ustvarjanje kompozitnih materialov. Kompoziti,-ojačani z ogljikovimi vlakni, se lahko uporabljajo kot strukturni materiali za letala, elektromagnetna zaščita in-materiali za disipacijo statične energije ter biomedicinski nadomestki-kot so umetni ligamenti-, s čimer se razširi njihova uporaba v različnih scenarijih v človeškem telesu. Poleg tega se uporabljajo pri izdelavi ohišij raket, motornih čolnov, industrijskih robotov, avtomobilskih listnatih vzmeti in pogonskih gredi.
Januarja 2026 so vlaki na hitri progi Jingxiong (ki povezuje novo območje Xiong'an z mednarodnim letališčem Peking Daxing) vključevali vrhunske-tehnologije-vključno s kompoziti iz ogljikovih vlaken-za vzpostavitev inteligentnega sistema delovanja in vzdrževanja.
Januarja 2026 so v sektorju zabavne elektronike nekateri izdelki začeli uporabljati kompozite iz ogljikovih vlaken-razreda za vesoljsko uporabo za izdelavo ohišij svojih naprav.
7. decembra 2022 so poročali, da je Kitajska uspešno izstrelila nosilno raketo na trdo gorivo Kuaizhou-11, katere celotna struktura je bila izdelana iz kompozitov iz ogljikovih vlaken.
Leta 2025 je ohišje tovora za raketo-nosilec Tianlong-3-, ki jo je Tianbing Technology načrtovala za svoj prvi polet-, prav tako imelo konstrukcijo iz kompozita iz ogljikovih vlaken.
Kompoziti iz ogljikovih vlaken se dodatno uporabljajo v satelitskih reflektorjih, ohišjih baterij za nova energetska vozila in projektih strukturne ojačitve v gradbeništvu.
Ta material je našel uporabo tudi v palubah letalonosilk, strukturah ladijskih trupov in nosilnih-komponentah za humanoidne robote.
Leta 2025 so domači proizvajalci vesoljskega letalstva uspešno uporabili kompozite ogljikovih/steklenih vlaken na trupih in komponentah kril letal splošnega letalstva, s čimer so dosegli-velikoserijsko proizvodnjo in sestavljanje. Poleg tega so bili za modele letal eVTOL (električni navpični-vzlet in pristanek) sprejeti -kompozitni postopki iz visokozmogljivih ogljikovih vlaken, ki so trenutno v razvoju in certificiranju.
V novem energetskem sektorju so se kompoziti iz ogljikovih vlaken izkazali kot ključni material za-visinske sisteme za proizvodnjo vetrne energije v zraku. S1500-prvi megavatni{4}}komercialni zračni sistem vetrne elektrarne na svetu, uspešno preizkušen-v moji državi septembra 2025-in sistem S2000 (uspešno preizkušen januarja 2026) uporabljata visoko trdne privezovalne kable iz kompozitov iz ogljikovih vlaken.
Ti kabli se ponašajo z natezno trdnostjo 3000 megapaskalov, kar jim omogoča, da prenesejo tajfune kategorije 12. Poleg tega ti kabli opravljajo več funkcij hkrati: prenos podatkov, zagotavljanje strukturne podpore in integracija visoko{4}}napetostnih vodov za prenos električne energije. Na področju visoko{6}}izdelovanja ur švicarska znamka Richard Mille vključuje Carbon TPT®-material iz ogljikovih vlaken-v ohišja in številčnice svojih ženskih ur ter ga združuje z vrhunsko izdelavo, kot so plemenite kovine, keramika in diamantno vstavljanje.
