Istilah grafit dan serat karbon telah menjadi dapat dipertukarkan sampai batas tertentu. Namun, grafit dalam pensil timah dan grafit dalam raket tenis jelas bukan bahan yang sama. Bahan yang membuat raket kuat sebenarnya terbuat dari serat karbon. Baik grafit dan serat karbon berbasis karbon; perbedaannya terletak pada proses yang menghasilkan produk akhir.
Menurut sebuah artikel oleh Departemen Ilmu Polimer di University of Southern Mississippi, grafit adalah karbon murni dengan atom-atomnya tersusun dalam lembaran besar cincin heksagonal. Artikel itu membandingkannya dengan kawat ayam. Serat karbon berbeda karena merupakan polimer yang merupakan jenis grafit. Polimer adalah rantai atom karbon yang terhubung satu sama lain. Polimer harus mengalami proses menjadi serat karbon yang membuatnya berbeda dari grafit.
Mengubah rantai panjang atom karbon menjadi serat karbon melibatkan peregangan polimer. Perlakuan oksidasi pada 200 hingga 300 derajat celcius memulai proses dari polimer menjadi serat karbon. Polimer tersebut kemudian dipanaskan hingga suhu berkisar antara 1.000 hingga 2.500 derajat celcius. Jumlah panas yang tepat tergantung pada penggunaan untuk serat tertentu. Selama proses pemanasan, serat direduksi menjadi zat yang kira-kira 92 persen karbon. Polimer menjadi sangat tipis sebagai akibat dari panas, pada titik mana ia menjadi serat karbon. Jika proses berlanjut dan panas naik di atas 2.500 derajat celcius, polimer akan berubah menjadi grafit, bukan serat karbon.
Menurut University of Bristol, serat karbon sangat kuat, meskipun kepadatannya kurang. Baik grafit maupun serat karbon bersifat inert dan tidak reaktif; ini menjelaskan mengapa grafit dalam pensil timah tidak bereaksi dengan kertas, dan serat karbon dalam raket tenis tidak berinteraksi dengan komponen raket lainnya. Seperti yang ditunjukkan oleh Departemen Kimia Universitas Wisconsin, serat karbon menjadi bahan yang tepat untuk penggantian ligamen.
Perbedaan utama antara grafit dan serat karbon adalah fakta bahwa grafit mudah pecah sedangkan serat karbon kuat. Perbedaan ini menjelaskan mengapa grafit bekerja dengan baik pada pensil dan serat karbon bekerja dengan baik pada peralatan olahraga, pesawat terbang, dan pesawat ulang-alik.