Materiály z uhlíkových vláken mají dobré tepelně izolační vlastnosti. Vzhledem k tomu, že uhlíkové vlákno má vlastnosti nízké tepelné kapacity, nízké tepelné vodivosti a vysokého měrného tepla, může uhlíkové vlákno účinně izolovat a chránit ostatní komponenty v prostředí s vysokou teplotou.
Kromě toho je tepelně izolační výkon materiálů z uhlíkových vláken ovlivněn také jejich hustotou, tloušťkou, strukturou a dalšími faktory. Obecně řečeno, čím nižší je hustota materiálu z uhlíkových vláken, tím lepší je tepelně izolační výkon; čím větší je tloušťka materiálu z uhlíkových vláken, tím lepší je tepelně izolační výkon.
V aplikacích jsou materiály z uhlíkových vláken široce používány v letectví, automobilech, lodích a dalších oblastech jako tepelně izolační materiály nebo izolační vrstvy. Například kompozity z uhlíkových vláken lze použít jako tepelně izolační materiály pro letecká vozidla a keramické kompozity vyztužené uhlíkovými vlákny lze použít pro tepelnou izolaci při vysokých teplotách.
