Les característiques més valuoses de la fibra de carboni són la seva resistència, rigidesa i lleugeresa. La fibra de carboni està feta de filaments de carboni molt fins i cristal·lins en "tows", que contenen milers de filaments individuals. Aquests fils semblants a fils es teixeixen en teixits de diversos teixits. Quan les capes de tela de fibra de carboni s'uneixen entre si, en una placa o làmina de fibra de carboni, el laminat de fibra de carboni és molt fort. Llavors, què tan fort és?
La força de la fibra de carboni
La fibra de carboni és dues vegades més rígida i cinc vegades més resistent que l'acer. Tot i que és més forta i rígida que l'acer inoxidable, la fibra de carboni és més lleugera, cosa que la converteix en un material de fabricació ideal.
Classificació de la rigidesa i la resistència de la fibra de carboni
El mòdul de tracció es defineix com "la relació entre l'esforç (força per unitat d'àrea) al llarg d'un eix i la deformació (proporció de deformació sobre la longitud inicial) al llarg d'aquest eix". També conegut com a rigidesa, el mòdul de tracció pot predir l'allargament o la compressió del material sempre que la tensió sigui inferior a la resistència a la tracció del material.
Les fibres de carboni es classifiquen en funció del mòdul de tracció de les fibres. La unitat de mesura anglesa és lliures de força per polzada quadrada d'àrea de secció transversal, abreujada com a psi (o ksi per mil psi i MSI per milions de psi). Hi ha cinc classificacions de fibra de carboni: mòdul baix, mòdul estàndard, mòdul intermedi, mòdul alt i mòdul ultraalt.
| Classe de fibra de carboni | Mòdul baix | Mòdul estàndard | Mòdul Intermedi | Mòdul alt | Mòdul ultra alt |
| Mòdul de tracció GPa | <227 | 227 | 289 | 393 | 758 |
| Mòdul de tracció MSI | <33 | 33 | 42 | 57 | 110 |
La rigidesa i la resistència d'una làmina o placa epoxi de fibra de carboni laminat es determinen per:
Propietats del material de fibra de carboni
El calendari de col·locació de les fibres (orientació de la fibra, tipus de teixit i gruix de les capes de laminat)
Relació fibra/resina
Una bona estimació del mòdul de tracció per a un programa de distribució equilibrat i simètric de 0/90 graus seria 10 MSi (70 GPA). Una bona estimació de la resistència a la tracció per a la mateixa disposició seria de 87 KSI (600 MPA).
En comparació, l'acer té un mòdul de tracció d'uns 29 MSI (200 GPa) i una resistència a la tracció de 61 KSI (420 MPA). El mòdul de tracció de l'alumini és d'uns 10 MSI (69 GPa) i la resistència a la tracció és de 40 KSI (276 MPA)
Com es pot veure a la taula següent, el laminat de fibra de carboni té la resistència específica a la tracció més alta i la rigidesa específica més alta
| Material | Mòdul de tracció GPa | Resistència a la tracció MPa | Densitat g/cm3 | Resistència específica a la tracció Pa m3/kg |
Mòdul de tracció específic MPa m3/kg |
| Alumini | 69 | 276 | 2.7 | 102 | 25.5 |
| Acer | 200 | 420 | 7.9 | 53 | 25.3 |
| Laminat de fibra de carboni | 70 | 600 | 1.5 | 400 | 46.7 |
Les fibres de carboni de mòdul ultra alt són aproximadament 3 vegades més rígides que el mòdul estàndard, però no són tan fortes. A més, la fibra de carboni té propietats de resistència a la fatiga superiors en comparació amb l'acer i l'alumini. A més, quan es combinen amb resines adequades, les fibres de carboni es troben entre els materials més resistents a la corrosió del mercat.
