Nejcennějšími vlastnostmi uhlíkových vláken jsou jejich pevnost, tuhost a lehkost. Uhlíkové vlákno je vyrobeno z velmi jemných, krystalických vláken uhlíku v "koudelích", které obsahují tisíce jednotlivých vláken. Tyto prameny podobné přízi jsou spleteny do látky různých vazeb. Když jsou vrstvy tkaniny z uhlíkových vláken spojeny dohromady do desky nebo fólie z uhlíkových vláken, laminát z uhlíkových vláken je mimořádně pevný. Jak je tedy silný?
Síla uhlíkových vláken
Uhlíkové vlákno je dvakrát tužší a pětkrát pevnější než ocel. Zatímco je uhlíkové vlákno pevnější a tužší než nerezová ocel, je lehčí, což z něj činí ideální výrobní materiál.
Klasifikace tuhosti a pevnosti uhlíkových vláken
Modul v tahu je definován jako "poměr napětí (síla na jednotku plochy) podél osy k deformaci (poměr deformace k počáteční délce) podél této osy." Také známý jako tuhost, modul v tahu může předpovídat prodloužení nebo stlačení materiálu, pokud je napětí nižší než pevnost materiálu v tahu.
Uhlíková vlákna jsou klasifikována na základě modulu pružnosti v tahu vláken. Anglickou měrnou jednotkou jsou libry síly na čtvereční palec plochy průřezu, zkráceně psi (nebo ksi pro tisíce psi a MSI pro miliony psi). Existuje pět klasifikací uhlíkových vláken: nízký modul, standardní modul, střední modul, vysoký modul a ultravysoký modul.
| Třída uhlíkových vláken | Nízký modul | Standardní modul | Střední modul | Vysoký modul | Ultravysoký modul |
| Modul tahu GPa | <227 | 227 | 289 | 393 | 758 |
| Tahový modul MSI | <33 | 33 | 42 | 57 | 110 |
Tuhost a pevnost laminované epoxidové desky nebo desky z uhlíkových vláken jsou určeny:
Vlastnosti materiálu z uhlíkových vláken
Plán kladení vláken (orientace vlákna, typ vazby a tloušťka laminátových vrstev)
Poměr vlákno/pryskyřice
Dobrý odhad modulu v tahu pro vyvážený, symetrický, 0/90deg rozvrh rozložení by byl 10 MSi (70 GPA). Dobrý odhad pevnosti v tahu pro stejné položení by byl 87 KSI (600 MPA).
Pro srovnání, ocel má modul v tahu kolem 29 MSI (200 GPa) a pevnost v tahu 61 KSI (420 MPA). Modul pevnosti v tahu hliníku je asi 10 MSI (69 GPa) a pevnost v tahu je 40 KSI (276 MPA)
Jak je vidět z tabulky níže, laminát z uhlíkových vláken má nejvyšší specifickou pevnost v tahu a nejvyšší specifickou tuhost
| Materiál | Modul tahu GPa | Pevnost v tahu MPa | Hustota g/cm3 | Specifická pevnost v tahu Pa m3/kg |
Specifický modul tahu MPa m3/kg |
| Hliník | 69 | 276 | 2.7 | 102 | 25.5 |
| Ocel | 200 | 420 | 7.9 | 53 | 25.3 |
| Laminát z uhlíkových vláken | 70 | 600 | 1.5 | 400 | 46.7 |
Uhlíková vlákna s ultra vysokým modulem jsou přibližně 3krát tužší než standardní modulová vlákna, ale nejsou tak pevná. Kromě toho má uhlíková vlákna vynikající odolnost proti únavě ve srovnání s ocelí a hliníkem. Také v kombinaci s vhodnými pryskyřicemi patří uhlíková vlákna mezi materiály s nejvyšší odolností proti korozi na trhu.
