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碳纖維是許多細(xì)長(zhǎng)的碳同素異構(gòu)體組成，其結(jié)構(gòu)是由一層層以六角型排列的碳原子所構(gòu)成，各層之間有鏈接。
你可能知道木炭，石墨，鉆石等，你也可能知道C60，單壁納米碳管，這些都是碳的同素異構(gòu)體。所以碳的結(jié)構(gòu)不同，其組成的物質(zhì)就可硬可軟，碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)類似人造石墨，是亂層石墨結(jié)構(gòu)。
碳纖維的獨(dú)特結(jié)構(gòu)使得它確實(shí)“很硬”，這不是指硬度高，而是指它“很結(jié)實(shí)”，它的強(qiáng)度很高。
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。
它的比重低，縱向熱膨脹系數(shù)是零或小于零，耐蝕性好，使它成為優(yōu)質(zhì)的新興材料，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。