碳纤维是一种强度高、重量轻的高性能纤维，其比重比铝还轻，不到钢的1/4，比强度是铁的20倍。抗拉强度在钢的7-9倍以上，耐酸碱腐蚀，且不易变形，能够长期适应恶劣环境。蠕变小、耐疲劳性好、热膨胀系数低等性能优势，自润滑和吸能抗震、尺寸稳定、高比模、耐疲劳吸能性好、拉伸性好、使用寿命长等特点。碳纤维复合材料制成的机械手臂能够很好地弥补金属手臂存在的缺陷。
机械臂不仅要承受自身重量，还需要承担抓取工件的最大重量，这就需要机械臂在承受载荷时不能出现应变和断裂的情况。从抗拉强度方面来看，碳纤维复合材料的抗拉强度为2000MPa，铝合金的抗拉强度约为800MPa；在韧性方面，铝合金的韧性比较低缺乏弹性，碳纤维由于具备纺织纤维的柔软可加工性，所以韧性要远远高于铝合金，并且碳纤维材质也更不容易发生断裂。
碳纤维机械臂目前在航天航空、工业制造、外科医疗、娱乐服务、汽车制造、军事、半导体制造以及太空探索等领域得到广泛应用。
随着社会的进步，科学技术的提高，碳纤维的生产和制造技术的不断发展，在国内工业机器人制造中，碳纤维在机械臂上的应用也越来越普及。除了一些在航空领域的大型碳纤维机械臂，生活中的一些中小型机械臂上也开始出现碳纤维材质。
