碳纖維復(fù)合材料與金屬材料相比有著系列優(yōu)異的性能，從而使該材料在其他結(jié)構(gòu)材料中脫穎而出。主要性能與金屬對(duì)比如下：

碳纖維復(fù)合材料具有低密度、低質(zhì)量的特點(diǎn)。碳纖維復(fù)合材料的密度為1.55g/cm³（按環(huán)氧樹脂30%，碳纖維70%計(jì)算），相比之下鋁的密度為2.7g/cm³，鈦為4.5g/cm³，鋼為7.9g/cm³。

關(guān)于材料的重量，它在實(shí)際中是什么意思？例如，按照同樣尺寸結(jié)構(gòu)材料考慮一個(gè)1×1米厚、1厘米（10毫米）厚的薄板，根據(jù)材料的不同，該板材的質(zhì)量如下：

• 碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件重量15.5kg；

• 鋁構(gòu)件重量27kg；

• 鈦構(gòu)件重量45kg；

• 鋼構(gòu)件重量79kg。

換言之，碳纖維復(fù)合材料的重量將比鋁的重量輕42％，比鈦的輕3倍，比鋼的輕5倍。

高剛度

碳纖維復(fù)合材料具有高剛性。采用標(biāo)準(zhǔn)織物和0/90編織工藝，并通過預(yù)浸料技術(shù)制備的碳纖維復(fù)合材料剛度為90.5GPa（楊氏模量），而鋁則為69 GPa。此外，碳纖維復(fù)合材料比相同厚度的鋁材料輕42%，以上計(jì)算是指相同厚度的組件。

如果將重量放在首位，并且設(shè)計(jì)工程師不得超過1kg的重量限制，則由標(biāo)準(zhǔn)織物（斜紋布）制成的碳纖維復(fù)合材料將提供比鋁和鋼高2倍的剛度，并且在使用時(shí)，如果是單向織物，則幾乎高4-5倍。

碳纖維復(fù)合材料的高剛度和低密度的特定，加工相同重量的產(chǎn)品，可以更厚。例如，對(duì)于1.5mm厚的鋼元件，由鋁制成的同一零件的厚度為4mm，而由碳纖維制成的零件的厚度為7mm。簡(jiǎn)單地說，材料厚度增加2倍，而剛度大約是原來的8倍。這為通過使用碳纖維減輕重量提供了許多機(jī)會(huì)。

碳纖維復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)（CTE）很低。碳纖維在20℃下的線性熱膨脹系數(shù)為2（10??/°C）。相同溫度20℃下其他結(jié)構(gòu)材料對(duì)比如下：

▲  鈦金屬 8（10??/°C）；

▲  鋼11（10??/°C）；

▲  不銹鋼為17（10??/°C）；

▲  鋁23（10??/°C）。

換句話說，碳纖維復(fù)合材料的熱膨脹比鈦低4倍，比鋼低5.5倍，比不銹鋼低8.5倍，比鋁低11.5倍。

X射線透過性

碳纖維復(fù)合材料廣泛用于醫(yī)療行業(yè)，是因?yàn)樗粫?huì)阻擋X射線，可確保較短的掃描時(shí)間和精確的掃描結(jié)果。因此，它被用于制造X射線系統(tǒng)（如掃描儀桌面）。

中等耐溫性

大多數(shù)碳纖維復(fù)合材料具有70-120℃的耐溫性能。為保證碳纖維復(fù)合材料長(zhǎng)期耐150-250℃的高溫，需要使用一些特殊設(shè)計(jì)的樹脂，碳纖維復(fù)合材料需要在高溫下固化數(shù)小時(shí)。與具有耐高溫性的金屬相比，這是碳纖維復(fù)合材料的缺點(diǎn)。

對(duì)于碳纖維復(fù)合材料，需要一些昂貴的材料（例如酚醛預(yù)浸料）以提供耐高溫以及復(fù)合材料的高溫固化的性能。雖然金屬有很高的熔點(diǎn)，但實(shí)際上可以假定，假設(shè)鋁在溫度為300℃、鋼在750℃、鈦在860℃時(shí)會(huì)改變其性能。

各向異性材料

與金屬不同，碳纖維復(fù)合材料是各向異性材料。因此，復(fù)合材料的剛度等性能取決于纖維的取向。就金屬而言，無論取向如何，這些特性始終是相同的，這些材料被稱為各向同性材料。這是碳纖維復(fù)合材料和金屬之間的一個(gè)顯著區(qū)別。

碳纖維復(fù)合材料與木材相似，其強(qiáng)度和剛度取決于紋理和環(huán)形圖案。在碳纖維結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)時(shí)，要決定碳纖維的取向和織物的類型。例如，有單向織物（UD）、雙向織物（如平紋或斜紋）以及由某些不同方向的UD織物制成的織物，例如雙軸、三軸。

這種生產(chǎn)工藝能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的復(fù)合，即確保更多的織物承受高負(fù)荷，而在負(fù)荷有限的地方減少織物。此外，除了控制織物的數(shù)量和單元的厚度外，該工藝還確保了在實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)實(shí)際載荷對(duì)織物取向的控制。因此，與金屬制成的結(jié)構(gòu)件相比，可以顯著減輕元素的重量。然而，這需要一些設(shè)計(jì)工程師的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。如果給定元素在任何特定方向上需要強(qiáng)度，則碳纖維布應(yīng)均勻地定向在0、-45、+45、90度，以提供類似于金屬中的準(zhǔn)各向異性布局。