碳纤维最有价值的特性是其强度、刚度和重量轻。碳纤维由“丝束”中非常细的结晶碳细丝制成，其中包含数千根单独的细丝。这些纱线状的股线被编织在一起，形成各种编织的布。当碳纤维布层粘合在一起，形成碳纤维板或片材时，碳纤维层压板非常坚固。那么到底有多强呢？
碳纤维刚度和强度分级
拉伸模量定义为“沿轴的应力（每单位面积的力）与沿该轴的应变（变形与初始长度的比率）之比”。也称为刚度，拉伸模量可以预测材料的伸长或压缩，只要应力低于材料的拉伸强度。碳纤维根据纤维的拉伸模量进行分类。英制测量单位是磅力/平方英寸横截面积，缩写为 psi（或 ksi 表示千 psi，MSI 表示百万 psi）。碳纤维有五种分类：低模量、标准模量、中模量、高模量和超高模量。
| 碳纤维类 | 低模量 | 标准模数 | 中间模量 | 高模量 | 超高模量 |
| 拉伸模量 GPa | <227 | 227 | 289 | 393 | 758 |
| 拉伸模量 MSI | <33 | 33 | 42 | 57 | 110 |
层压碳纤维环氧树脂板或板的刚度和强度取决于：
- 碳纤维的材料特性
- 纤维的铺层时间表（纤维取向、编织类型和层压板的厚度）
- 纤维/树脂比
对于平衡的、对称的 0/90 度铺层计划，拉伸模量的良好估计值为 10 MSi (70 GPA)。相同叠层的拉伸强度的良好估计值为 87 KSI (600 MPA)。相比之下，钢的拉伸模量约为 29 MSI (200 GPa)，拉伸强度约为 61 KSI (420 MPA)。铝的拉伸模量约为 10 MSI (69 GPa)，拉伸强度为 40 KSI (276 MPA)从下表可以看出，碳纤维层压板具有最高的比抗拉强度和最高的比刚度
| 材料 | 拉伸模量 GPa | 抗拉强度 MPa | 密度 g/cm 3 | 比抗拉强度 Pa m 3 /kg | 比拉伸模量 MPa m 3 /kg |
| 铝 | 69 | 276 | 2.7 | 102 | 25.5 |
| 钢 | 200 | 420 | 7.9 | 53 | 25.3 |
| 碳纤维层压板 | 70 | 600 | 1.5 | 400 | 46.7 |
超高模量碳纤维的硬度大约是标准模量的 3 倍，但强度不高。此外，与钢和铝相比，碳纤维具有优异的抗疲劳性能。此外，当与适当的树脂结合使用时，碳纤维是市场上最耐腐蚀的材料之一。
碳纤维与其他材料相比如何？
玻璃纤维和 Kevlar® 层压板的密度接近于碳纤维。然而，碳纤维比玻璃纤维或 Kevlar® 更坚固、更硬比较碳纤维与其他材料的特性并不总是那么简单。有多种方法可以衡量力量，这可能使客观比较变得困难。然而，当严格查看比拉伸模量和比拉伸强度时，选择是显而易见的，强度并不是每个项目的首要任务。在为项目选择材料时，通常必须考虑其他因素，如灵活性或制造要求。当强度、刚度和重量至关重要时，碳纤维通常是最佳选择。
| 材料 | 弹性模量 GPa | 抗拉强度 MPa | 密度 g/cm 3 | 比抗拉强度 Pa m 3 /kg | 比拉伸模量 MPa m 3 /kg |
| 玻璃纤维 | 25 | 440 | 1.9 | 231 | 13.2 |
| Kevlar®（芳纶） | 30 | 480 | 1.4 | 333 | 20.8 |
| 碳纤维 | 70 | 600 | 1.5 | 400 | 46.7 |
比较碳纤维与其他材料的特性并不总是那么简单。有多种方法可以衡量力量，这可能使客观比较变得困难。然而，当严格观察比拉伸模量和比拉伸强度时，选择是显而易见的。力量并不是每个项目的重中之重。在为项目选择材料时，通常必须考虑其他因素，如灵活性或制造要求。当强度、刚度和重量至关重要时，碳纤维通常是最佳选择。
