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炭纤维纸是炭纤维作为功能材料使用的典型特例，由于其具有孔隙率高、耐腐蚀强、电阻率低、导热性好等特点，被广泛应用于各个领域。目前最为重要的应用则是作为质子交换膜燃料电池的气体扩散层支撑介质，在支撑电化学催化剂层的同时为化学反应所需的反应气体和产物水提供传质通道并收集产生的电流。可以看出，炭纤维纸所起的作用都与其孔隙结构息息相关：首先，炭纸孔隙在纸片上的分布必须高度均匀以保证催化剂层各点电化学反应速率相同，避免出现环形电流；此外，为尽量减小气体的传质阻力，其孔隙率必须尽可能大；但要及时排出液态水，纸片的平均孔径不能太大；最后，材料中大量孔隙的存在必将增加其电阻率，为了满足电阻率的要求，孔隙率也不能太高。在对炭纸孔隙结构的要求中，最重要、最基础的是孔隙结构的均匀性，在此基础上才能考虑其孔隙结构和电阻率。
本论文通过一系列数学理论和模拟，结合计算机图像处理技术，对湿法制备炭纤维纸过程中的絮凝、浆液波动及流动、纤维长度等因素对纸体孔隙结构均匀性的影响进行了较详细的考察并进行了可控性分析，在此基础上通过实验探讨实际工艺参数的影响，制备出孔隙结构均匀、重复性良好的炭纤维纸，进而通过比较不同孔隙结构的改善方案筛选出最优方法。
(1)纤维絮凝的平衡常数与纤维长径比有关：Kc=A/21nA-1，考虑到在实际制备炭纸时炭纤维长度一般较长，故炭纤维的絮凝在热力学上不可避免，只能从动力学角度提出抑制絮凝的方法：降低炭纤维在浆液中的质量浓度；通过施加表面活性剂降低炭/水界面能，减小絮凝反应速率常数。
(3)随着纤维长度的增加纸片孔隙率也增加，孔径分布变宽，但孔隙率匀度随长度增加先变差后变好；纤维在面内排布的差别对纸片孔径分布几乎没有影响，但孔隙率匀度随着差别的增大而变差。
(4)在实际制备炭纤维纸时，纤维长度在2mm左右时可以在浆液中保持良好的分散状态而不絮凝，质量浓度可达400g.m-3；然而纤维长度在10mm左右时絮凝趋势很强，需要加入大量分散剂。要制备匀度良好的纸片，纤维的质量浓度不得高于105g.m-3，高于此数值时添加更多分散剂也无法使其保持分散状态；对于一定浓度的炭纤维浆液，分散剂的加入可以有效保持其分散，但加入量过多会导致体系粘度过大，同样也会造成炭纤维絮凝。
(5)浸渍树脂溶液可以有效地减小炭纸孔径，在一定程度上降低其电阻率，然而由于液态树脂的流动，往往会造成纸片孔隙结构不均；涂覆树脂膜可以在保证孔隙率及其匀度的同时减小平均孔径，并且可极大地降低纸片电阻率。