Материалите от въглеродни влакна имат добри топлоизолационни свойства. Тъй като въглеродните влакна имат характеристиките на нисък топлинен капацитет, ниска топлопроводимост и висока специфична топлина, въглеродните влакна могат ефективно да изолират и защитават други компоненти в среда с висока температура.
В допълнение, топлоизолационните характеристики на материалите от въглеродни влакна също се влияят от тяхната плътност, дебелина, структура и други фактори. Най-общо казано, колкото по-ниска е плътността на материала от въглеродни влакна, толкова по-добри са топлоизолационните характеристики; колкото по-голяма е дебелината на материала от въглеродни влакна, толкова по-добри са топлоизолационните характеристики.
В приложенията материалите от въглеродни влакна се използват широко в космическото пространство, автомобилите, корабите и други области като топлоизолационни материали или изолационни слоеве. Например композитите от въглеродни влакна могат да се използват като топлоизолационни материали за аерокосмически превозни средства, а керамичните композити, подсилени с въглеродни влакна, могат да се използват за топлоизолация при високи температури.
