Các đặc tính có giá trị nhất của sợi carbon là độ bền, độ cứng và trọng lượng nhẹ. Sợi carbon được làm từ các sợi carbon kết tinh rất mịn ở dạng "dây kéo", chứa hàng nghìn sợi carbon riêng lẻ. Những sợi giống như sợi này được dệt lại với nhau thành vải có nhiều kiểu dệt khác nhau. Khi các lớp vải sợi carbon được liên kết với nhau thành một tấm hoặc tấm sợi carbon, tấm sợi carbon sẽ cực kỳ chắc chắn. Vậy nó mạnh đến mức nào?
Sức mạnh của sợi carbon
Sợi carbon cứng gấp đôi và bền hơn thép gấp 5 lần. Mặc dù bền và cứng hơn thép không gỉ nhưng sợi cacbon lại nhẹ hơn nên trở thành vật liệu sản xuất lý tưởng.
Phân loại độ cứng và độ bền của sợi carbon
Mô đun kéo được định nghĩa là "tỷ lệ ứng suất (lực trên một đơn vị diện tích) dọc theo một trục với biến dạng (tỷ lệ biến dạng trên chiều dài ban đầu) dọc theo trục đó." Còn được gọi là độ cứng, mô đun kéo có thể dự đoán độ giãn dài hoặc độ nén của vật liệu miễn là ứng suất thấp hơn độ bền kéo của vật liệu.
Sợi carbon được phân loại dựa trên mô đun kéo của sợi. Đơn vị đo tiếng Anh là pound lực trên inch vuông diện tích mặt cắt ngang, viết tắt là psi (hoặc ksi cho nghìn psi và MSI cho triệu psi). Có năm loại sợi carbon: mô đun thấp, mô đun tiêu chuẩn, mô đun trung gian, mô đun cao và mô đun siêu cao.
| Lớp sợi carbon | Mô đun thấp | Mô đun tiêu chuẩn | Mô đun trung gian | Mô đun cao | Mô đun siêu cao |
| Mô đun kéo GPa | <227 | 227 | 289 | 393 | 758 |
| Mô đun kéo MSI | <33 | 33 | 42 | 57 | 110 |
Độ cứng và độ bền của tấm hoặc tấm epoxy sợi carbon nhiều lớp được xác định bởi:
Đặc tính vật liệu sợi carbon
Lịch trình sắp xếp của các sợi (hướng sợi, kiểu dệt và độ dày của các lớp gỗ)
Tỷ lệ sợi/nhựa
Ước tính tốt cho mô đun kéo cho lịch trình bố trí cân bằng, đối xứng, 0/90 độ sẽ là 10 MSi (70 GPA). Một ước tính tốt về độ bền kéo cho cùng một lớp sẽ là 87 KSI (600 MPA).
Để so sánh, thép có mô đun kéo khoảng 29 MSI (200 GPa) và độ bền kéo là 61 KSI (420 MPA). Mô đun kéo của nhôm khoảng 10 MSI (69 GPa) và độ bền kéo là 40 KSI (276 MPA)
Như có thể thấy từ bảng bên dưới, tấm laminate sợi carbon có Độ bền kéo cụ thể cao nhất và Độ cứng cụ thể cao nhất
| Vật liệu | Mô đun kéo GPa | Độ bền kéo MPa | Mật độ g/cm3 | Độ bền kéo cụ thể Pa m3/kg |
Mô đun kéo cụ thể MPa m3/kg |
| Nhôm | 69 | 276 | 2.7 | 102 | 25.5 |
| Thép | 200 | 420 | 7.9 | 53 | 25.3 |
| Tấm sợi carbon | 70 | 600 | 1.5 | 400 | 46.7 |
Sợi carbon mô đun cực cao cứng hơn khoảng 3 lần so với mô đun tiêu chuẩn nhưng không bền bằng. Ngoài ra, sợi carbon còn có đặc tính chống mỏi vượt trội khi so sánh với cả thép và nhôm. Ngoài ra, khi kết hợp với các loại nhựa thích hợp, sợi carbon là một trong những vật liệu chống ăn mòn tốt nhất trên thị trường.
