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碳纖維的微觀結構類似于人造石墨，是一種無序的石墨結構。

碳纖維是一種由有機纖維碳化和石墨化得到的微晶石墨材料。

     碳纖維復合材料是一種力學性能優異的新材料，比重不到鋼的1/4。碳纖維樹脂復合材料的拉伸強度一般在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，230~430Gpa的拉伸彈性模量也高于鋼。所以CFRP的比強度，即材料的強度與其密度之比，可以達到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強度只有59Mpa/(g/cm3)左右，比模量也高于鋼。材料的比強度越高，構件的自重越小，比模量越高，構件的剛度越大。從這個意義上說，它預示著碳纖維在工程中廣闊的應用前景。

     縱觀多種新興復合材料(如高分子復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料)的優異性能，很多人期待人類正從鋼鐵時代進入復合材料廣泛應用的時代。  

     碳纖維，顧名思義，既具有碳材料的固有特性，又具有紡織纖維的柔軟性和可加工性，是新一代的增強纖維。與傳統玻璃纖維(GF)相比，楊氏模量提高了三倍以上；與凱夫拉纖維(KF-49)相比，其楊氏模量約為KF-49的兩倍，不溶于有機溶劑、酸和堿，耐腐蝕性能突出。1981年，有學者將PAN基CF浸泡在強堿NaOH溶液中。30多年過去了，它依然保持著纖維形態。