碳纖維是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高於鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料的比強度愈高，則構件自重愈小，比模量愈高，則構件的剛度愈大，從這個意義上已預示瞭碳纖維在工程的廣闊應用前景，綜觀多種新興的復合材料(如高分子復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料)的優異性能， 不少人預料，人類在材料應用上正從鋼鐵時代進入到一個復合材料廣泛應用的時代。
顧名思義，它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。與傳統的玻璃纖維(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，而且在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性出類拔萃。有學者在1981年將PAN基CF浸泡在強堿NaOH 溶液中，時間已過去20多年，它至今仍保持纖維形態。
碳纖維是含碳量高於90％的無機高分子纖維 。其中含碳量高於99％的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強度和模量高，無蠕變，耐疲勞性好，比熱及導電性介於非金屬和金屬之間，熱膨脹系數小，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，在強酸作用下發生氧化，與金屬復合時會發生金屬碳化、滲碳及電化學腐蝕現象。因此，碳纖維在使用前須進行表麵處理。
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碳化制得；按狀態分為長絲、短纖維和短切纖維；按力學性能分為通用型和高性能型 。通用型碳纖維強度為1000兆帕（MPa）、模量為100GPa左右。高性能型碳纖維又分為高強型（強度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。強度大於4000MPa的又稱為超高強型；模量大於450GPa的稱為超高模型。隨著航天和航空工業的發展，還出現瞭高強高伸型碳纖維，其延伸率大於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，一般不單獨使用，多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構成復合材料。碳纖維增強的復合材料可用作飛機結構材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用於制造火箭外殼、機動船、工業機器人、汽車板簧和驅動軸等。
碳纖維是軍民兩用新材料，屬於技術密集型和政治敏感的關鍵材料。
50年代主要應用在火箭、宇航及航空等尖端科學，到80年代被廣泛應用於體育器械、紡織、化工機械及醫學領域。同時，隨著高性能及超高性能的碳纖維的相繼出現，它應用的范圍越來越廣，如A380、波音777、美國新型主戰坦克，碳纖維比重占到15%以上。同時，隨著碳纖維加工技術的普及，它的應用范圍自80年代起逐漸涉及到民用方麵。到目前為止，我國各種應用占碳纖維率需求比例分別為體育30%，航空10%，工業60%。
體育用碳纖維主要應用於高爾夫棒、網球拍、賽車、弓箭、跳竿、冰球棒、遊艇、賽艇、滑翔機、人力飛機、帆船桅桿、摩托車及登山用品，如登山杖、滑雪杖、攀巖頭盔等
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