Най-ценните характеристики на въглеродните влакна са тяхната здравина, твърдост и лекота. Въглеродните влакна са направени от много фини, кристални въглеродни нишки в "влакна", които съдържат хиляди отделни нишки. Тези нишки, подобни на прежда, са изтъкани заедно в плат с различни тъкани. Когато слоевете плат от въглеродни влакна са свързани заедно в плоча или лист от въглеродни влакна, ламинатът от въглеродни влакна е изключително здрав. И така, колко е силен?
Силата на въглеродните влакна
Въглеродните влакна са два пъти по-твърди и пет пъти по-здрави от стоманата. Въпреки че са по-здрави и твърди от неръждаемата стомана, въглеродните влакна са по-леки, което ги прави идеален материал за производство.
Класифициране на твърдостта и здравината на въглеродните влакна
Модулът на опън се дефинира като "съотношението на напрежението (сила на единица площ) по ос към деформация (съотношение на деформация върху първоначалната дължина) по тази ос." Известен също като твърдост, модулът на опън може да предвиди удължението или компресията на материала, стига напрежението да е по-ниско от якостта на опън на материала.
Въглеродните влакна се класифицират въз основа на модула на опън на влакната. Английската мерна единица е паунд сила на квадратен инч площ на напречното сечение, съкратено като psi (или ksi за хиляди psi и MSI за милиони psi). Има пет класификации на въглеродни влакна: нисък модул, стандартен модул, междинен модул, висок модул и свръхвисок модул.
| Клас въглеродни влакна | Нисък модул | Стандартен модул | Междинен модул | Висок модул | Свръхвисок модул |
| Модул на опън GPa | <227 | 227 | 289 | 393 | 758 |
| Модул на опън MSI | <33 | 33 | 42 | 57 | 110 |
Твърдината и здравината на ламинирания епоксиден лист или плоча от въглеродни влакна се определят от:
Свойства на материала от въглеродни влакна
Графикът на подреждане на влакната (ориентация на влакната, тип тъкане и дебелина на ламинатните слоеве)
Съотношението влакна/смола
Добра оценка за модула на опън за балансиран, симетричен, 0/90deg график на слагане би била 10 MSi (70 GPA). Добра оценка за якост на опън за същото подреждане би била 87 KSI (600 MPA).
За сравнение, стоманата има модул на опън от около 29 MSI (200 GPa) и якост на опън от 61 KSI (420 MPA). Модулът на опън на алуминия е около 10 MSI (69 GPa), а якостта на опън е 40 KSI (276 MPA)
Както може да се види от таблицата по-долу, ламинатът от въглеродни влакна има най-високата специфична якост на опън и най-високата специфична твърдост
| Материал | Модул на опън GPa | Якост на опън MPa | Плътност g/cm3 | Специфична якост на опън Pa m3/кг |
Специфичен модул на опън MPa m3/кг |
| Алуминий | 69 | 276 | 2.7 | 102 | 25.5 |
| Стомана | 200 | 420 | 7.9 | 53 | 25.3 |
| Ламинат от въглеродни влакна | 70 | 600 | 1.5 | 400 | 46.7 |
Въглеродните влакна с ултра висок модул са приблизително 3 пъти по-твърди от стандартния модул, но не са толкова здрави. В допълнение, въглеродните влакна имат превъзходни свойства на устойчивост на умора в сравнение както със стоманата, така и с алуминия. Освен това, когато се комбинират с подходящи смоли, въглеродните влакна са сред най-устойчивите на корозия материали на пазара.
