碳纖維是直徑約5-10微米的纖維，主要由碳原子組成。碳纖維具有剛度高、抗拉強度高、重量輕、耐化學腐蝕、耐高溫、熱膨脹小等優點。這些特性使得碳纖維在航空航天、土木工程、賽車運動以及其他競技運動中非常受歡迎。但是，與玻璃纖維或其他塑料纖維等類似纖維相比，它們相對昂貴。
01 碳纖維的分類
為了滿按照前驅體纖維類型，碳纖維可以分為：
聚丙烯腈（PAN）基碳纖維
瀝青基碳纖維黏膠基碳纖維
其他類型碳纖維（如木質素基碳纖維、聚丙烯基碳纖維等等）
按照纖維力學性能（拉伸模量），碳纖維可以分為
超高模量碳纖維（Ultra-high-modulus，UHM，模量＞500GPa）
高模量碳纖維（high-modulus，HM，模量350-500GPa）
中等模量碳纖維（Intermediate-modulus，IM，模量250-300GPa）
標準模量碳纖維（Standard-modulus,模量230-250GPa）
低模量碳纖維（Low modulus，LM，模量<100Gpa，抗拉強度>3.0Gpa）
根據最終熱處理溫度，碳纖維分為：
I型，高熱處理碳纖維（high-heat-treatment，HTT），最終熱處理溫度在2000°C以上，可與高模量型碳纖維相關聯
II 型，中間熱處理碳纖維 (intermediate-heat-treatment，IHT)，最終熱處理溫度在 1500°C 左右或以上，可以與高強度型碳纖維相關聯
III 型，低熱處理碳纖維，最終熱處理溫度不超過 1000°C。這些是低模量和低強度碳纖維材料。
02 碳纖維的特性
據有高強度重量比（也稱為比強度）：材料的強度是失效時每單位面積的力除以其密度。任何堅固且輕便的材料都具有良好的比強度，如鋁、鈦、鎂、碳纖維、玻璃纖維、高強度鋼合金等。
非常堅硬：材料的剛性或剛度通過其楊氏模量（拉伸模量）來衡量，來反映材料在應力下的撓曲程度。碳纖維增強塑料的硬度是玻璃纖維增強塑料的 4 倍以上，幾乎是松木的 20 倍，是鋁的 2.5 倍。
耐腐蝕且化學穩定：雖然碳纖維本身不會變質，但環氧樹脂對陽光很敏感，需要加以保護。
抗疲勞性好：碳纖維復合材料的抗疲勞性很好，測試表明，當循環應力與纖維取向一致時，失效不太可能成為問題。碳纖維在疲勞強度和靜態強度以及剛度方面均優于 E 玻璃。
耐火/不可燃：根據制造工藝和前驅體材料，碳纖維可以非常柔軟，可以制成或更經常集成到消防防護服中。因為碳纖維在化學上也是非常惰性的，它可以在有火與腐蝕劑結合的地方使用。
熱膨脹系數低：這是衡量材料在溫度升高或降低時膨脹和收縮的程度。低熱膨脹系數使碳纖維適用于至關重要的應用。如望遠鏡和其他光學機械。
無毒、生物惰性、可透過 X 射線：這些特點使碳纖維可用于醫療應用。假肢使用、植入物和肌腱修復、X 射線附件手術器械都在開發中。
碳纖維主要劣勢在于：盡管它提供了強度、剛性和輕量化的特殊優勢，但成本是一個不利因素。此外，由于纖維層與層之間由強共價鍵形成，片狀聚集體很容易使裂紋擴展，因此碳纖維很脆，當纖維彎曲時，它們會在非常低的應變下失效。
03 碳纖維的特性應用
（主要參考：Carbon Fibres: Production, Properties and Potential Use）
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