Ugljična vlakna mogu formirati kompozitne materijale s različitim materijalima kao što su smole, plastika, keramika, staklo i metali. Kompozite od karbonskih vlakana odlikuju visoka čvrstoća, mala težina, dobra krutost i dobra otpornost na zamor. Uglavnom se koriste kao konstrukcijski materijali-za smanjenje težine i za disipaciju topline ablacije.
Matrični kompoziti smole ojačane karbonskim vlaknima
Kompoziti matrice smole ojačani karbonskim vlaknima (CFRP) imaju nisku gustoću i veću specifičnu čvrstoću i specifični modul od fiberglasa. Njihova specifična čvrstoća je 5-6 puta veća od čelika visoke čvrstoće i legura titana, dva puta veća od fiberglasa, a njihov specifični modul je 3-4 puta veći od ovih materijala. Stoga se CFRP koristi kao glavni konstruktivni materijal u avio industriji. Na primjer, teretna vrata Space Shuttlea, eleroni, vertikalni rep, vrata glavnog stajnog trapa i unutrašnje posude pod pritiskom koriste CFRP, što rezultira smanjenjem težine do 2 tone za Space Shuttle.
Ugljik/karbonski kompoziti
Ugljični/karbonski kompoziti (C/C) su kompozitni materijali na bazi ugljika-pojačani karbonskim vlaknima i njihovim proizvodima (karbonski filc, karbonska tkanina, itd.). Ugljična vlakna (C/C) se sastoje od samo jednog elementa-ugljika-i posjeduju prednosti jedinstvene za ugljične i grafitne materijale, kao što su niska gustoća i odlična termička svojstva, uključujući otpornost na ablaciju, otpornost na termički udar, visoku toplotnu provodljivost i nizak koeficijent toplinske ekspanzije. Takođe pokazuje visoku čvrstoću i visok modul kompozitnih materijala. Još jedno važno svojstvo C/C su njegova odlična tribološka svojstva. C/C takođe ima dobru biokompatibilnost sa ljudskim tijelom.
Metalni matrični kompoziti ojačani karbonskim vlaknima
Metalni matrični kompoziti ojačani karbonskim vlaknima (CFRM) posjeduju niz odličnih svojstava, uključujući visoku specifičnu čvrstoću, visok specifični modul, otpornost na visoke temperature, nizak koeficijent toplinske ekspanzije, visoku toplinsku provodljivost i jaku otpornost na termičku deformaciju. Aluminij ojačan karbonskim vlaknima ne samo da ima veću čvrstoću od aluminijskih legura, već nudi i znatno višu radnu temperaturu, zadržavajući približno 90% svoje vlačne čvrstoće čak i na oko 500K. Aluminij ojačan vlaknima- pokazuje odličnu čvrstoću na zamor, zadržavajući 63%-84% svoje zamorne čvrstoće čak i nakon 10 ciklusa zamora.
Keramički matrični kompoziti ojačani karbonskim vlaknima
Fatalna slabost keramike je njihova krhkost. Ojačavanje keramike karbonskim vlaknima efikasno poboljšava žilavost, mijenja morfologiju loma i povećava žilavost. Vlakna takođe sprečavaju brzo širenje pukotina. Keramički matrični kompoziti ojačani vlaknima- pokazuju veću čvrstoću, poboljšana svojstva mehaničkog i termičkog udara i značajno povećanu otpornost na lom. U poređenju sa običnom keramikom, njihova čvrstoća na savijanje je povećana za približno pet puta, a otpornost na lom stotinama puta.
Gumeni kompoziti ojačani karbonskim vlaknima
Pod istim uvjetima savijanja, gumeni kompoziti ojačani karbonskim vlaknima pokazuju znatno duži vijek trajanja u odnosu na običnu gumu. Toplotna provodljivost gume je dva reda veličine niža od one karbonskih vlakana. Kada je guma ojačana vlaknima, karbonska vlakna formiraju mrežu za prijenos topline unutar kompozita, omogućavajući raspršivanje topline trenja i na taj način poboljšavajući toplinska svojstva, posebno otpornost na termički zamor.
