Pojmy grafit a uhlíková vlákna jsou do určité míry zaměnitelné. Grafit v olověných tužkách a grafit v tenisové raketě však zjevně nejsou stejný materiál. Materiál, který vytváří silnou raketu, je ve skutečnosti vyroben z uhlíkových vláken. Jak grafit, tak uhlíková vlákna jsou na bázi uhlíku; rozdíly spočívají v procesu výroby konečného produktu.
Podle článku ministerstva polymerních věd na University of Southern Mississippi je grafit čistý uhlík s atomy uspořádanými do velkých listů šestihranných prstenců. Článek je srovnává s kuřecím drátem. Uhlíková vlákna se liší v tom, že se jedná o polymer, který je typem grafitu. Polymer je řetězec atomů uhlíku, které jsou navzájem spojeny. Polymer musí projít procesem, aby se z něj stala uhlíková vlákna, která ho odlišují od grafitu.
Přeměna tohoto dlouhého řetězce atomů uhlíku na uhlíková vlákna zahrnuje protažení polymeru. Oxidační zpracování při teplotě 200 až 300 stupňů Celsia zahajuje proces z polymeru na uhlíkové vlákno. Polymer se poté zahřeje na teploty v rozmezí od 1 000 do 2 500 stupňů Celsia. Přesné množství tepla závisí na použití pro konkrétní vlákna. Během procesu zahřívání se vlákna redukují na látku, která je přibližně 92 procent uhlíku. Polymer se v důsledku tepla velmi ztenčí a v tomto okamžiku se z něj stane uhlíkové vlákno. Pokud proces pokračuje a teplo stoupne nad 2 500 stupňů Celsia, polymer se místo uhlíkových vláken změní na grafit.
Podle University of Bristol jsou uhlíková vlákna velmi silná, navzdory jejich nedostatečné hustotě. Jak grafitová, tak uhlíková vlákna jsou inertní a nereaktivní; to vysvětluje, proč grafit v olověných tužkách nereaguje s papírem a uhlíková vlákna v tenisových raketách neinteragují s ostatními složkami rakety. Jak zdůrazňuje Chemické oddělení University of Wisconsin, uhlíková vlákna vytvářejí ten správný materiál pro náhradu vazů.
Hlavním rozdílem mezi grafitem a uhlíkovými vlákny je skutečnost, že grafit se snadno rozpadá, zatímco uhlíková vlákna jsou silná. Tento rozdíl vysvětluje, proč grafit dobře funguje u tužky a uhlíková vlákna dobře u sportovního vybavení, letadel a raketoplánu.