今天只推出碳纖維樹脂復合材料；碳纖維和陶瓷復合材料，難以充分發揮連續碳纖維的優勢；水泥和建筑相關的可以以后再分享。

1、碳纖維本身的強度

   碳纖維復合材料本身的抗拉強度從2GPa到8GPa，拉伸模量從200GPa到750GPa。而目前工業上使用的超高強度鋼強度只有2GPa，鋼的模量是210GPa。也就是說，碳纖維本身的抗拉強度和模量是超高強度鋼的1-4倍，而密度只有鋼的1/5。

簡單分享幾個碳纖維復合材料強度數據。

1)環氧樹脂碳纖維SMC

2)連續碳纖維熱塑性復合材料，60%碳纖維增強的PA6，拉伸強度1.9GPa，拉伸模量100GPa沿著纖維方向；彎曲強度為1GPa，彎曲模量接近100GPa。

    總之，碳纖維樹脂基復合材料是目前應用最廣泛的。碳纖維復合材料連續，可以充分發揮碳纖維高強度、高模量的優勢。在飛機上應用廣泛，在汽車行業潛力最大。短/長碳纖維復合材料由于成型工藝簡單，有各向同性的傾向，在性能要求不太高的應用中也開始發展緩慢。我喜歡連續碳纖維的拉擠工藝和碳纖維的SMC工藝。

3)短碳纖維增強PP(20%碳纖維增強PP)，如下圖所示，拉伸強度85MPa，拉伸模量9.7GPa，(純PP拉伸強度20MPa左右，模量1GPa；20%玻璃纖維增強PP，拉伸強度約50MPa，模量5GPa)。

幾個硬知識點:

   材料是各向同性的，也就是說，在理論上，拉伸和彎曲強度和模量是相同的。

   高分子材料是各向異性的，即不同方向拉伸和彎曲的強度和模量會不同。尤其是纖維增強聚合物材料，隨著纖維長度的增加，各向異性更加明顯。

   碳纖維復合材料本身有點各向異性，但是拉伸和彎曲強度在同一個數量級。(參考資料:單根碳纖維的拉伸和柔性性能，內藤k等。).你看到的碳纖維之所以像頭發一樣柔軟，是因為它太細了(碳纖維的直徑只有頭發的1/50)。

2、碳纖維復合材料的強度

   碳纖維復合材料不僅是單向帶和機織物(連續纖維)，還有碳纖維粉、短纖維、中長纖維和長纖維增強復合材料。粉末、短纖維和中長纖維增強塑料均可通過注射成型加工成型。長纖維和連續纖維增強復合材料通過模塑、RTM和其它工藝成型。

有一篇關于3D打印用碳纖維增強聚合物材料的文章，可以參考一下。

    對于不同纖維長度對性能、工藝和成本的影響有一個清晰的描述。隨著纖維長度的增加，復合材料的剛度和強度逐漸增加，但尺寸復雜度和生產效率逐漸降低。(如果不明白，可以留言。)