Najvrjednije karakteristike karbonskih vlakana su njihova čvrstoća, krutost i mala težina. Ugljična vlakna izrađena su od vrlo finih, kristalnih filamenata ugljika u "svojcima", koji sadrže tisuće pojedinačnih filamenata. Ove niti poput pređe utkane su zajedno u tkaninu različitih tkanja. Kada se slojevi tkanine od ugljičnih vlakana spoje zajedno u ploču ili list od ugljičnih vlakana, laminat od ugljičnih vlakana je iznimno čvrst. Dakle, koliko je jaka?
Čvrstoća karbonskih vlakana
Ugljična vlakna dvostruko su čvršća i pet puta jača od čelika. Iako su jača i čvršća od nehrđajućeg čelika, ugljična vlakna su lakša, što ih čini idealnim materijalom za proizvodnju.
Klasificiranje krutosti i čvrstoće karbonskih vlakana
Vlačni modul definiran je kao "omjer naprezanja (sile po jedinici površine) duž osi i deformacije (omjer deformacije prema početnoj duljini) duž te osi." Također poznat kao krutost, vlačni modul može predvidjeti istezanje ili kompresiju materijala sve dok je naprezanje niže od vlačne čvrstoće materijala.
Ugljična vlakna se klasificiraju na temelju vlačnog modula vlakana. Engleska mjerna jedinica je funta sile po kvadratnom inču površine poprečnog presjeka, skraćeno psi (ili ksi za tisuću psi i MSI za milijun psi). Postoji pet klasifikacija karbonskih vlakana: niski modul, standardni modul, srednji modul, visoki modul i ultravisoki modul.
| Klasa karbonskih vlakana | Niski modul | Standardni modul | Srednji modul | Visoki modul | Ultravisoki modul |
| Vlačni modul GPa | <227 | 227 | 289 | 393 | 758 |
| Vlačni modul MSI | <33 | 33 | 42 | 57 | 110 |
Čvrstoća i čvrstoća laminirane epoksidne ploče od ugljičnih vlakana određene su:
Svojstva materijala od karbonskih vlakana
Raspored slaganja vlakana (orijentacija vlakana, vrsta tkanja i debljina slojeva laminata)
Omjer vlakno/smola
Dobra procjena vlačnog modula za uravnotežen, simetričan, 0/90deg raspored postavljanja bila bi 10 MSi (70 GPA). Dobra procjena vlačne čvrstoće za isti raspored bila bi 87 KSI (600 MPA).
Za usporedbu, čelik ima vlačni modul od oko 29 MSI (200 GPa) i vlačnu čvrstoću od 61 KSI (420 MPA). Vlačni modul aluminija je oko 10 MSI (69 GPa), a vlačna čvrstoća je 40 KSI (276 MPA)
Kao što se može vidjeti iz donje tablice, laminat od karbonskih vlakana ima najveću specifičnu vlačnu čvrstoću i najveću specifičnu krutost
| Materijal | Vlačni modul GPa | Vlačna čvrstoća MPa | Gustoća g/cm3 | Specifična vlačna čvrstoća Pa m3/kg |
Specifični vlačni modul MPa m3/kg |
| Aluminij | 69 | 276 | 2.7 | 102 | 25.5 |
| Čelik | 200 | 420 | 7.9 | 53 | 25.3 |
| Laminat od karbonskih vlakana | 70 | 600 | 1.5 | 400 | 46.7 |
Karbonska vlakna ultra visokog modula približno su 3 puta čvršća od standardnog modula, ali nisu tako čvrsta. Osim toga, karbonska vlakna imaju superiorna svojstva otpornosti na zamor u usporedbi s čelikom i aluminijem. Također, u kombinaciji s odgovarajućim smolama, karbonska vlakna su među materijalima koji su najotporniji na koroziju na tržištu.
