Las fibras de poliacrilonitrilo (PAN) con propiedades únicas están adquiriendo cada vez más importancia como precursores para la fabricación de fibras de carbono. Aquí, sugerimos la preparación de fibras compuestas de PAN porosas para aumentar la homogeneidad y la estabilidad térmica de las fibras. Basado en la termodinámica de las soluciones poliméricas, se ha modelado el diagrama de fase ternario del sistema PAN/HO/Dimetilformamida (DMF) para introducir porosidad en las fibras. La adición de una cantidad controlada de agua (4.1 % en peso) como no disolvente a la solución de PAN que contiene un 1 % en peso de óxido de grafeno (GO), seguida de hilado en húmedo, ha llevado a la preparación de fibras compuestas porosas con alta estabilidad térmica y propiedades fisicoquímicas únicas. Los resultados de calorimetría diferencial de barrido (DSC) y análisis termogravimétrico (TGA) elucidan que las fibras compuestas porosas PAN/GO/HO tienen una temperatura de descomposición térmica más alta, un mayor peso residual, una tasa de liberación de calor reducida y una mayor cristalinidad en comparación con las fibras de PAN prístinas, siendo un precursor prometedor para el desarrollo de fibras de carbono de alto rendimiento. Los resultados muestran una ventana de aplicación prometedora de las fibras de PAN sintetizadas en dispositivos electrónicos y electroquímicos.