A szénszál elsődleges alkalmazása mátrixanyagokkal-, például gyantákkal, fémekkel vagy kerámiákkal- kombinálva szerkezeti anyagokat állít elő. A szénszál-erősítésű epoxi kompozitok a jelenleg elérhető szerkezeti anyagok közül a legmagasabb kombinált fajlagos szilárdsággal és fajlagos modulusmutatókkal büszkélkedhetnek. A szénszálas kompozitok jelentős előnyöket kínálnak azokon a területeken, ahol szigorú követelmények vonatkoznak a sűrűségre, merevségre, súlyra és kifáradási jellemzőkre vonatkozóan, valamint olyan környezetben, ahol magas hőmérsékletállóságot és kivételes kémiai stabilitást követelnek meg.
A szénszál az 1950-es évek elején jelent meg a legmodernebb tudományos és technológiai ágazatok,-különösen a rakétagyártás, az űrkutatás és a repülés igényeire válaszul. Azóta alkalmazásai széles körben kiterjedtek a sportfelszerelésekre, textilekre, vegyipari gépekre és az orvosi területre. Mivel a csúcstechnológiák egyre szigorúbb követelményeket támasztanak az új anyagok teljesítményjellemzőivel szemben, a kutatók és a technológusok arra késztették, hogy folyamatosan törekedjenek a fejlesztésre. Az 1980-as évek elején egymás után kezdtek megjelenni a nagy-teljesítményű és az ultra-nagy teljesítményű{10}}szénszálak; ez újabb technológiai ugrást jelentett, és jelezte, hogy a szénszál kutatása és gyártása előrehaladott szakaszba lépett.
A szénszál és epoxigyanta kombinálásával előállított kompozitok alacsony fajsúlyuk, nagy merevségük és kivételes szilárdságuk miatt fejlett repülőgép-ipari anyagokká váltak. Ennek azért van kritikus jelentősége, mert egy űrhajóban minden egyes súlycsökkenés után 500 kilogrammal könnyíthető az emeléséhez szükséges hordozórakéta. Következésképpen a repülőgépipar száguldozik ezen fejlett kompozit anyagok elfogadásáért. Például egy adott típusú függőleges fel- és leszálló (VTOL) vadászrepülőgép teljes repülőgép-vázának egy-negyedében és szárnyának egy-harmadában szénszálas kompozitokat használ. A jelentések azt mutatják, hogy a US Space Shuttle három rakétaerősítőjének kulcsfontosságú alkatrészei, valamint a fejlett MX rakéták indítócsövéi mind fejlett szénszálas kompozitokból készülnek.
A Forma-1 (F1) versenyeken az autók karosszériájának nagy része szénszálas anyagokból készül. A csúcskategóriás-sportautók karosszériájukban gyakran széles körben használnak szénszálat az aerodinamikai hatékonyság és a szerkezeti integritás javítása érdekében. A szénszál különféle formákra feldolgozható, beleértve a szöveteket, filceket, szőnyegeket, szalagokat, papírt és más anyagokat. A hagyományos alkalmazásokban-eltekintve hőszigetelő anyagként való használatától,-a szénszálat ritkán használják önálló formában; ehelyett jellemzően erősítőszerként szolgál mátrixanyagokhoz, például gyantákhoz, fémekhez, kerámiákhoz vagy betonhoz kompozit anyagok létrehozásához. A szénszállal-erősített kompozitok szerkezeti anyagként szolgálhatnak repülőgépekhez, elektromágneses árnyékoló- és statikus{10}}elvezető anyagokként, valamint orvosbiológiai helyettesítőkként,-például mesterséges szalagok{12}}, ezáltal kiterjesztve alkalmazásukat az emberi testen belüli különféle forgatókönyvekre. Továbbá rakétaburkolatok, motorcsónakok, ipari robotok, gépjármű-laprugók és hajtótengelyek gyártására is használják őket.
2026 januárjában a Jingxiong Express Line vonatai (a Xiong'an új területét a pekingi Daxing nemzetközi repülőtérrel kötik össze) csúcstechnológiákat-építettek be,{2}}beleértve a szénszálas kompozitokat-, hogy intelligens üzemeltetési és karbantartási rendszert hozzanak létre.
Szintén 2026 januárjában a fogyasztói elektronikai ágazaton belül bizonyos termékek repülőgép-{1}}minőségű szénszálas kompozitokat kezdtek felhasználni készüléktesteik felépítéséhez.
2022. december 7-én arról számoltak be, hogy Kína sikeresen elindította a Kuaizhou-11 szilárd üzemanyagú hordozórakétát, amelynek teljes szerkezete szénszálas kompozitokból készült.
2025-ben a Tianlong-3 hordozórakéta-első repülésére tervezett Tianbing Technology- hasznos teherbírása is teljesen szénszálas kompozit szerkezettel rendelkezett.
A szénszálas kompozitokat ezenkívül műholdas reflektorokban, új energetikai járművek akkumulátorházaiban és szerkezeti megerősítési projektekben használják az építőiparban.
Ezt az anyagot repülőgép-hordozó fedélzeteken, hajótest-szerkezetekben és humanoid robotok teherhordó{0}}elemeiben is alkalmazták.
2025-ben a hazai repülőgépgyártók sikeresen alkalmazták a szénszálas/üvegszálas kompozitokat általános célú repülési repülőgépek törzsére és szárnyalkatrészeire, és nagyszabású-gyártást és összeszerelést értek el. Ezenkívül nagy teljesítményű szénszálas kompozit gyártási eljárásokat alkalmaztak a jelenleg fejlesztés és tanúsítás alatt álló eVTOL (elektromos függőleges fel-leszállás és leszállás) repülőgépmodellekhez.
Az új energiaágazatban a szénszálas kompozitok kritikus anyaggá váltak a nagy-magasságú légi szélenergia-termelő rendszerekben. Az S1500-a világ első megawatt-osztályú kereskedelmi légi szélerőmű-rendszere, amelyet országomban 2025 szeptemberében sikeresen teszteltek-,-és az S2000 rendszer (amelyet 2026 januárjában sikeresen teszteltek) egyaránt nagy szilárdságú szénszálas kompozit kábeleket használnak.
Ezek a kábelek 3000 megapascal szakítószilárdsággal büszkélkedhetnek, ami lehetővé teszi, hogy ellenálljanak a 12-es kategóriájú tájfunoknak. Ezen túlmenően ezek a kábelek több funkciót is ellátnak egyszerre: adatátvitelt, szerkezeti támogatást és nagyfeszültségű vezetékek integrálását az energiaátvitelhez. A csúcskategóriás óragyártás területén a svájci Richard Mille márka Carbon TPT®-szénszálas anyagot- épít be női óráinak tokjaiba és számlapjaiba, és olyan kifinomult kivitelezéssel ötvözi, mint a nemesfémek, kerámiák és gyémántok.
