Kolfiber kan bilda kompositmaterial med olika material som hartser, plaster, keramik, glas och metaller. Kolfiberkompositer kännetecknas av hög hållfasthet, låg vikt, god styvhet och god utmattningsbeständighet. De används främst som vikt-reducerande strukturmaterial och för ablationsvärmeavledning.
Kolfiberförstärkt hartsmatriskompositer
Kolfiberförstärkta hartsmatriskompositer (CFRP) har låg densitet och högre specifik hållfasthet och specifik modul än glasfiber. Deras specifika hållfasthet är 5-6 gånger den för höghållfasta stål och titanlegeringar, dubbelt så stor som för glasfiber, och deras specifika modul är 3-4 gånger den hos dessa material. Därför används CFRP som ett huvudsakligt strukturmaterial inom flygindustrin. Till exempel använder rymdfärjans nyttolastdörrar, skevroder, vertikala svansar, huvudlandningsställsdörrar och interna tryckkärl CFRP, vilket resulterar i en viktminskning på upp till 2 ton för rymdfärjan.
Kol/kolkompositer
Kol/kol-kompositer (C/C) är kol-baserade kompositmaterial förstärkta med kolfibrer och deras produkter (kolfilt, koltyg, etc.). Kolfiber (C/C) består av endast ett element -kol-och har de fördelar som är unika för kol- och grafitmaterial, såsom låg densitet och utmärkta termiska egenskaper, inklusive ablationsbeständighet, värmechockbeständighet, hög värmeledningsförmåga och en låg värmeutvidgningskoefficient. Den uppvisar också den höga hållfastheten och höga modulen hos kompositmaterial. En annan viktig egenskap hos C/C är dess utmärkta tribologiska egenskaper. C/C har också god biokompatibilitet med människokroppen.
Kolfiberförstärkta metallmatriskompositer
Kolfiberförstärkta metallmatriskompositer (CFRM) har en rad utmärkta egenskaper, inklusive hög specifik hållfasthet, hög specifik modul, hög temperaturbeständighet, låg värmeutvidgningskoefficient, hög värmeledningsförmåga och stark beständighet mot värmedeformation. Kolfiberförstärkt aluminium har inte bara högre hållfasthet än aluminiumlegeringar utan erbjuder också en betydligt högre driftstemperatur och bibehåller cirka 90 % av sin draghållfasthet även vid cirka 500K. Fiber-förstärkt aluminium uppvisar utmärkt utmattningshållfasthet och behåller 63 %–84 % av sin utmattningshållfasthet även efter 10 utmattningscykler.
Kolfiberförstärkta keramiska matriskompositer
Den dödliga svagheten hos keramik är deras sprödhet. Förstärkning av keramik med kolfiber förbättrar effektivt segheten, ändrar brottmorfologin och ökar segheten. Fibrerna förhindrar också snabb sprickutbredning. Fiber-förstärkta keramiska matriskompositer uppvisar högre hållfasthet, förbättrade mekaniska och termiska stötegenskaper och avsevärt förbättrad brottseghet. Jämfört med vanlig keramik ökar deras böjhållfasthet med cirka fem gånger och deras brottseghet med hundratals gånger.
Kolfiberförstärkta gummikompositer
Under samma böjningsförhållanden visar kolfiberförstärkta gummikompositer en betydligt längre livslängd jämfört med vanligt gummi. Den termiska ledningsförmågan hos gummi är två storleksordningar lägre än för kolfiber. När gummi förstärks med fibrer bildar kolfibrerna ett värmeöverföringsnätverk i kompositen, vilket tillåter friktionsvärme att avleda och på så sätt förbättra termiska egenskaper, särskilt termisk utmattningsbeständighet.
