Mỗi sợi carbon được sản xuất từ một polymer như polyacrylonitrile (PAN), rayon, hoặc xăng dầu sân, biết đến như một tiền thân. Đối với các polyme tổng hợp như PAN hoặc rayon, tiền chất trước tiên được tách thành sợi tơ, sử dụng các quá trình hóa học và cơ học để bước đầu sắp xếp các phân tử polymer theo cách tăng cường tính chất vật lý cuối cùng của sợi carbon đã hoàn thành. Thành phần tiền chất và các quy trình cơ học được sử dụng trong quá trình kéo sợi sợi có thể khác nhau giữa các nhà sản xuất. Sau khi vẽ hoặc kéo sợi, các sợi tơ polymer sau đó được nung nóng để loại bỏ các nguyên tử phi carbon (cacbon hóa), tạo ra sợi carbon cuối cùng. Các sợi sợi carbon có thể được xử lý thêm để cải thiện chất lượng xử lý, sau đó xử lý các bobbins.[15]

Một phương pháp sản xuất phổ biến liên quan đến việc làm nóng các sợi PAN kéo dài đến khoảng 300   °C trong không khí, phá vỡ nhiều liên kết hydro và oxy hóa vật liệu. PAN bị oxy hóa sau đó được đặt vào lò nung có khí quyển trơ của khí như argon và được làm nóng đến khoảng 2000   °C, gây ra sự graphit hóa của vật liệu, thay đổi cấu trúc liên kết phân tử. Khi được nung nóng trong điều kiện chính xác, các chuỗi này liên kết với nhau (polyme bậc thang), tạo thành các tấm graphene hẹp cuối cùng hợp nhất để tạo thành một dây tóc cột đơn. Kết quả thường là 93 carbon95% carbon. Sợi chất lượng thấp hơn có thể được sản xuất bằng cách sử dụng cao độ hoặc rayon làm tiền chất thay vì PAN. Carbon có thể được tăng cường hơn nữa, như mô đun cao, hoặc carbon cường độ cao, bằng các quá trình xử lý nhiệt. Carbon được làm nóng trong phạm vi 1500   °C (carbon hóa) thể hiện độ bền kéo cao nhất (5.650   MPa, hoặc 820.000   psi), trong khi sợi carbon được làm nóng từ 2500 đến 3000   °C (graphitizing) thể hiện mô đun đàn hồi cao hơn (531   GPa, hoặc 77.000.000   psi).

Nghiên cứu sản xuất sợi tái tạo

Hiện nay, một số tổ chức nghiên cứu đang thực hiện nghiên cứu để cố gắng tổng hợp sợi carbon từ các nguyên liệu thô không tái tạo.[16][17] Nếu thành công, điều này có thể làm giảm lượng khí thải nhà kính liên quan đến sản xuất sợi carbon cũng như chi phí sản xuất dài hạn.[18]