【技术干货】碳纤维到底有多强？
碳纤维最有价值的特性是它的高强度、高刚度和重量轻。碳纤维通常是由非常细的结晶碳丝形成的“丝束”，它包含了数千根单丝。
这些类似纱线的股线可以编织在一起，形成各种各样的编织布。当多层碳纤维织物粘合在一起时，可以进一步形成碳纤维板或薄片，碳纤维层压板非常坚固。那么到底有多强呢？
碳纤维的刚度和强度
拉伸模量，也称为刚度，它是指沿轴向的应力（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，只要材料的应力低于其拉伸强度，拉伸模量就可以预测材料的伸长或压缩。
碳纤维是根据纤维的拉伸模量来分类的，常用的英制单位是每平方英寸横截面积的磅力，缩写为 psi（或 ksi 表示千psi，Msi 表示百万psi）。按照拉伸模量，碳纤维主要可以分为五种：低模量、标准模量、中等模量、高模量和超高模量，如下表所示：
碳纤维增强环氧树脂基复合材料层压板的刚度和强度，主要由以下三种因素决定：
碳纤维的材料特性
碳纤维的铺层设计（如碳纤维取向、编织物类型和层压板的厚度等）
碳纤维与树脂的含量比
对于平衡、对称、0/90°的铺层方案，层压板的拉伸模量一般约为10 Msi (70 GPa)；对于相同铺层板材的拉伸强度约为 87 ksi(600 MPa)。
与之相比，金属钢的拉伸模量约为 29 Msi (200 GPa)，拉伸强度为 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)。下表可以看出，碳纤维层压板具有最高的比拉伸强度（Specific Tensile Strength）和最高的比刚度（Specific Tensile Modulus）：
超高模量碳纤维比标准模量碳纤维硬约3倍，但强度则没那么高。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怎么样？
玻璃纤维和芳纶纤维复合材料层压板的密度接近碳纤维复合材料。然而，碳纤维比玻璃纤维或芳纶纤维要更加坚固。
将碳纤维与其他材料的特性进行比较并不总是那么简单。衡量力量的方法有多种，这可能会使进行客观比较变得困难。然而，当严格考虑比拉伸模量和比拉伸强度时，选择强度并不是每个项目的首要任务。在为项目选择材料时，通常还必须考虑其他因素，例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。