Fasern sind längliche, im Querschnitt meist mikrometer- bis nanometerskalige Strukturen mit hohem Längen-zu-Durchmesser-Verhältnis. In der Werkstofftechnik dienen sie primär als Verstärkungselemente in Faserverbundwerkstoffen sowie als funktionale Trägerstrukturen, etwa in Filtern, Textilien, Membranen oder Tissue-Engineering-Gerüsten.

Grundlegend unterscheidet man synthetische und natürliche Fasern. Natürliche bzw. Naturfasern (z.B. Cellulose-, Hanf-, Flachsfasern) zeichnen sich durch nachwachsende Rohstoffe, variierende Morphologie und begrenzte Temperaturbeständigkeit aus. Synthetische Fasern umfassen Polymere (z.B. Polycaprolactonfasern, Hochleistungs-Aramidfasern), anorganische und keramische Fasern (z.B. SiC-, Al₂O₃-Fasern) sowie Kohlenstofffasern.

Carbonfasern, einschließlich recycelter Carbonfasern, sind aufgrund ihres hohen E-Moduls und der geringen Dichte zentrale Verstärkungsträger in Leichtbaukomponenten. Keramische Fasern finden vor allem in Hochtemperatur- und Korrosionsumgebungen Verwendung. Kontinuierliche Fasern ermöglichen eine lastpfadgerechte Auslegung, während Kurz- und Nanofasern die Matrix auf mesoskopischer bzw. nanoskopischer Skala modifizieren.

Die Herstellung erfolgt u.a. durch Schmelz- und Nassspinnen, Ziehen, CVD-Prozesse oder Elektrospinnen. Letzteres erlaubt die Erzeugung elektrogesponnener Nanofasern mit hohem spezifischem Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis, relevant für Filtration, Sensorik und biomedizinische Anwendungen. Kern-Schale-Fasern ermöglichen durch koaxiale Spinnprozesse die Kombination unterschiedlicher chemischer und mechanischer Eigenschaften in einem Fadenquerschnitt.

Entscheidende Kenngrößen sind Faserfestigkeit, Steifigkeit, Bruchdehnung, Oberflächenchemie, Haftung zur Matrix, thermische Stabilität und Degradationsverhalten. Die gezielte Auswahl und Kombination verschiedener Fasertypen erlaubt eine hierarchische Eigenschaftsoptimierung von Verbund- und Funktionswerkstoffen.