Karbonfiber kan danne komposittmaterialer med forskjellige materialer som harpiks, plast, keramikk, glass og metaller. Karbonfiberkompositter er preget av høy styrke, lav vekt, god stivhet og god utmattelsesbestandighet. De brukes hovedsakelig som vekt-reduserende konstruksjonsmaterialer og for ablasjonsvarmeavledning.
Karbonfiberforsterkede harpiksmatrisekompositter
Karbonfiberforsterkede harpiksmatrisekompositter (CFRP) har lav tetthet og høyere spesifikk styrke og spesifikk modul enn glassfiber. Deres spesifikke styrke er 5-6 ganger den for høyfast stål og titanlegeringer, dobbelt så stor som for glassfiber, og deres spesifikke modul er 3-4 ganger den for disse materialene. Derfor brukes CFRP som et hovedstrukturmateriale i romfartsindustrien. For eksempel bruker romfergens nyttelastdører, rulleroer, vertikale hale, hovedlandingsutstyrsdører og innvendige trykkbeholdere CFRP, noe som resulterer i en vektreduksjon på opptil 2 tonn for romfergen.
Karbon/karbonkompositter
Karbon/karbon-kompositter (C/C) er karbon-baserte komposittmaterialer forsterket med karbonfibre og deres produkter (karbonfilt, karbonduk osv.). Karbonfiber (C/C) består av bare ett element-karbon-og har fordelene som er unike for karbon- og grafittmaterialer, som lav tetthet og utmerkede termiske egenskaper, inkludert ablasjonsmotstand, termisk sjokkmotstand, høy varmeledningsevne og lav varmeutvidelseskoeffisient. Den viser også den høye styrken og høye modulen til komposittmaterialer. En annen viktig egenskap ved C/C er dens utmerkede tribologiske egenskaper. C/C har også god biokompatibilitet med menneskekroppen.
Karbonfiberforsterkede metallmatrisekompositter
Karbonfiberforsterkede metallmatrisekompositter (CFRM) har en rekke utmerkede egenskaper, inkludert høy spesifikk styrke, høy spesifikk modul, høy temperaturmotstand, lav varmeutvidelseskoeffisient, høy varmeledningsevne og sterk motstand mot termisk deformasjon. Karbonfiberforsterket aluminium har ikke bare høyere styrke enn aluminiumslegeringer, men tilbyr også en betydelig høyere driftstemperatur, og beholder omtrent 90 % av strekkfastheten selv ved rundt 500K. Fiber-forsterket aluminium viser utmerket utmattelsesstyrke, og beholder 63–84 % av utmattelsesstyrken selv etter 10 utmattelsessykluser.
Karbonfiberforsterkede keramiske matrisekompositter
Den fatale svakheten til keramikk er deres sprøhet. Forsterkning av keramikk med karbonfiber forbedrer effektivt seigheten, endrer bruddmorfologien og øker seigheten. Fibrene hindrer også rask sprekkforplantning. Fiber-forsterkede keramiske matrisekompositter viser høyere styrke, forbedrede mekaniske og termiske sjokkegenskaper og betydelig forbedret bruddseighet. Sammenlignet med vanlig keramikk økes bøyestyrken med omtrent fem ganger, og bruddseigheten med hundrevis av ganger.
Karbonfiberforsterkede gummikompositter
Under de samme bøyeforholdene viser karbonfiberforsterkede gummikompositter en betydelig lengre levetid sammenlignet med vanlig gummi. Den termiske ledningsevnen til gummi er to størrelsesordener lavere enn for karbonfiber. Når gummi er forsterket med fibre, danner karbonfibrene et varmeoverføringsnettverk i kompositten, noe som tillater friksjonsvarmen å spre seg og dermed forbedre termiske egenskaper, spesielt termisk utmattelsesmotstand.
