碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料,，它的比重不到鋼的1/4,，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍,，抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高于鋼,。因此CFRP的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度之比可達(dá)到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59Mpa/(g/cm3)左右,，其比模量也比鋼高,。材料的比強(qiáng)度愈高，則構(gòu)件自重愈小,，比模量愈高,，則構(gòu)件的剛度愈大，從這個(gè)意義上已預(yù)示了碳纖維在工程的廣闊應(yīng)用前景,，綜觀多種新興的復(fù)合材料(如高分子復(fù)合材料,、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料)的優(yōu)異性能,， 不少人預(yù)料,，人類在材料應(yīng)用上正從鋼鐵時(shí)代進(jìn)入到一個(gè)復(fù)合材料廣泛應(yīng)用的時(shí)代。
顧名思義,，它不僅具有碳材料的固有本征特性,，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維,。與傳統(tǒng)的玻璃纖維(GF)相比,，楊氏模量是其3 倍多；它與凱芙拉纖維(KF-49)相比,，不僅楊氏模量是其2倍左右,，而且在有機(jī)溶劑、酸,、堿中不溶不脹,，耐蝕性出類拔萃,。有學(xué)者在1981年將PAN基CF浸泡在強(qiáng)堿NaOH 溶液中，時(shí)間已過去20多年,，它至今仍保持纖維形態(tài),。
碳纖維是含碳量高于90％的無機(jī)高分子纖維 。其中含碳量高于99％的稱石墨纖維,。碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高,，無蠕變，耐疲勞性好,，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間,，熱膨脹系數(shù)小，耐腐蝕性好,，纖維的密度低,，X射線透過性好。但其耐沖擊性較差,，容易損傷,，在強(qiáng)酸作用下發(fā)生氧化，與金屬復(fù)合時(shí)會(huì)發(fā)生金屬碳化,、滲碳及電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象,。因此，碳纖維在使用前須進(jìn)行表面處理,。
碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維,、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經(jīng)碳化制得,；按狀態(tài)分為長絲,、短纖維和短切纖維；按力學(xué)性能分為通用型和高性能型 ,。通用型碳纖維強(qiáng)度為1000兆帕（MPa）,、模量為100GPa左右。高性能型碳纖維又分為高強(qiáng)型（強(qiáng)度2000MPa,、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）,。強(qiáng)度大于4000MPa的又稱為超高強(qiáng)型；模量大于450GPa的稱為超高模型,。隨著航天和航空工業(yè)的發(fā)展,，還出現(xiàn)了高強(qiáng)高伸型碳纖維，其延伸率大于2％,。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纖維,。
碳纖維可加工成織物、氈,、席,、帶、紙及其他材料,。碳纖維除用作絕熱保溫材料外,，一般不單獨(dú)使用，多作為增強(qiáng)材料加入到樹脂,、金屬,、陶瓷、混凝土等材料中,，構(gòu)成復(fù)合材料,。碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可用作飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料、電磁屏蔽除電材料,、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼,、機(jī)動(dòng)船、工業(yè)機(jī)器人,、汽車板簧和驅(qū)動(dòng)軸等,。
碳纖維是軍民兩用新材料，屬于技術(shù)密集型和政治敏感的關(guān)鍵材料,。
50年代主要應(yīng)用在火箭,、宇航及航空等尖端科學(xué)，到80年代被廣泛應(yīng)用于體育器械,、紡織,、化工機(jī)械及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。同時(shí),，隨著高性能及超高性能的碳纖維的相繼出現(xiàn),，它應(yīng)用的范圍越來越廣，如A380,、波音777,、美國新型主戰(zhàn)坦克，碳纖維比重占到15%以上,。同時(shí),，隨著碳纖維加工技術(shù)的普及，它的應(yīng)用范圍自80年代起逐漸涉及到民用方面,。到目前為止,，我國各種應(yīng)用占碳纖維率需求比例分別為體育30%，航空10%,，工業(yè)60%,。
體育用碳纖維主要應(yīng)用于高爾夫棒、網(wǎng)球拍,、賽車,、弓箭,、跳竿、冰球棒,、游艇,、賽艇、滑翔機(jī),、人力飛機(jī),、帆船桅桿、摩托車及登山用品,，如登山杖,、滑雪杖、攀巖頭盔C 碳纖維桿,碳纖維管,碳纖維棒,........
