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碳纤维作为一种高性能纤维，具有十分优异的力学性能，拉伸强度约为2～7GPa，拉伸模量约为200～700GPa。再加上它的重量很轻，密度约为1.5～2.0g/cm3，仅为钢的四分之一，这使得碳纤维在所有高性能纤维中具有最比强度和比模量。除此之外，碳纤维还具有许多其它优良性能，如耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、耐疲劳、热膨胀系数低、良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。在没有氧气存在的情况下，碳纤维能够耐受3000℃以上的高温，这是其他任何纤维材料无法与之相比的。而且，碳纤维对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性，完全不存在生锈的问题。

如此优异的性能使碳纤维成为了材料科学与工程领域的耀眼明星。但碳纤维很少单独使用，一般只通过与树脂、金属或者陶瓷等基体材料进行复合后再使用。碳纤维已成为先进复合材料最重要的增强材料。由于碳纤维复合材料具有轻而强、轻而刚、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、结构尺寸稳定性好以及设计性好、可大面积整体成型等特点。