碳纤维的固相反应在工业上具有重要应用，多数金属是以氧化物的形式存在，金属氧化物的生成自由能随温度的上升而增大，与此相比，碳纤维的氧化反应自由能变小，因此只要提高温度，所有的金属氧化物都能用碳还原。


  金属和碳纤维直接反应或者金属氧化物烃类还原可以生成金属碳纤维化物，碳纤维化物的种类有盐型化合物、侵入型化合物、过渡金属碳纤维化物等，盐型碳化物是元素周期表中Ⅰ~Ⅲ族元素的碳化物，多数和CaC2一样，和水反应生成乙炔。侵入型碳化物为碳纤维原子进入原子半径在0.13nm以上的金属形成的间隙型固溶体，一般不透明、极硬、熔点高，例如，HFC的熔点为4160K，在双组分组成的化合物中最高。过渡金属化合物是原子半径在0.13nm以下的Fe、Ni等过渡金属的碳纤维化物，一般结合力较小，容易与水反应生成各种烃类。


  在石墨晶体的层面之间插入其他一层原子或者分子将形成石墨层间化合物(GICs)，插入的层间原子为碱金属钾之类的含有自由电子的金属时，电子将从层间原子转移到石墨原子上，构成施主型GiCs，其费密能级比石墨高数个数量级。反过来，受主型GICs中，空穴从层间原子转移到石墨原子上，降低了石墨的费密能级。
  
  插入层内的原子或分子之向，受到金属键等强结合力作用，而在插入层与插入层之间，由于所带电荷相同而相互排斥，这样在由插入层与石墨层形成的超晶格中存在应力。插入层之间石墨原子的层数称为这种超晶格的阶数，如四阶的钾插入层化合物中，钾层之间的石墨层数为4；该GICs中，钾层的厚度为0.535nm，钾层与钾层之间的厚度为5XO.335nm=1.675nm。