在稳定化过程中除化学反应外，还伴随着碳纤维长度的改变。在无张力下稳定化，碳纤维发生收缩。收缩包括物理收缩和化学收缩。由于PAN纺丝过程中牵伸时在伸直的分子链中留下应力，在稳定

  化过程中应力松弛，大分子链卷曲，引起物理收缩。200℃以上由于环化反应产生化学收缩。化学收缩的速率和大小与共聚单体含量、热处理温度、介质、升温速率、原丝的牵伸比等有关。
  

  无张力下稳定化纤维取向度降低，最终的CF性能受影响。一般在张力负荷下进行稳定化，这种情况下，纤维的热收缩被压抑，甚至会伸长，这种伸长是由于非环化区的塑性变形所致。也有人认为是梯形聚合物中链的断裂使分子链产生相对滑移或分子链平行于纤维轴取向所致。PAN在张力下稳定化除提高取向度外还有一个重要原因是抑制物理收缩，使环化反应顺利进行。因为环化反应需要分子链上的一CN规则排列，热处理时发生物理收缩，分子链卷曲，影响了一CN的规则排列，因此必须施加张力防止分子蜷缩。施加张力不能太大，否则会影响CF性能。因为张力太大会引起链的断裂，破坏环化反应所需的取向度。Imai等人提到，控制PAN纤维进出稳定化炉时的张力，如进入时为760g，出稳定化炉时为950g，可提高碳纤维的强度，制备出拉伸强度为5.54GPa的碳纤维。