所謂的碳纖維增強復合材料，其實就是用很多碳纖維，按照一定的方向排布，然后用樹脂或者其它黏合材料緊密的連接成一體。比如下圖所示，這一根一根的圓柱體就是碳的纖維，而這些圓柱體被中間填充的樹脂填充在一起。這些纖維的分布密度直接影響終的材料性能。正因為這樣，我們可以通過調整所謂的 fiber volume fraction，也就是纖維體積比，來控制碳纖維材料的終性能。簡單說，纖維越密，單位體積內的纖維越多，沿纖維方向的強度就越高；反之，纖維越疏，單位體積內的纖維越少，終碳纖維材料的強度也就越低。

　　對于工程中使用的碳纖維來說，纖維的排布既可以是單一方向的，也可以是多方向交叉疊加的。其中常用的當然是多方向交叉的，這也就是我們常見的那種碳纖維的外觀。纖維的性能就是單純的測量單一的圓柱體，這樣測試出來的性能非常驚人，也就是很多人甚至有些科普讀物里常說的數倍甚至十倍于鋼材。但是真正工程應用中使用的并不是單一的一根一根的纖維，而是纖維和樹脂共同組成的「纖維復合材料」，其工程性能不僅僅取決于單根纖維的性能，還受樹脂性能和纖維密度的影響，更受纖維方向的影響。也就是說，終碳纖維材料的性能，其實是纖維性能和填充樹脂性能的加權平均。對于大多數碳纖維復合材料來說，測試的結果雖然可能強于鋼材，但差別并沒有達到天差地別的程度。我們可以比較一下一般的碳纖維和一般的鋼材。比如說，我們可以看一下強度和斷裂能量的對比。簡單說，我們用不同材料做成相同大小的筷子一樣的圓柱體。所謂強度就是拉斷這根筷子所需要的力，而所謂斷裂能量就是用一個大鐵錘砸斷這根筷子所需要的能量，一定程度上體現的就是材料的抗沖擊能力。

 

　　當然，對于抗沖擊性能的評價非常復雜，測試方法也有很多種，比如傳統的斷裂韌性的測量，再比如低速的 Charpy 或者 Izod 沖擊試驗 ，再比如高速的子彈沖擊試驗，或者是專門針對 FRP 材料的平板 dro weight 沖擊等等。碳纖維材料的沖擊性能受溫度和加載速度的影響也很大。不同的應用領域關心的測試條件也不盡相同，而相應的破壞模式也不一樣。這里我們只是籠統的用韌性這個概念，只是為了說明碳纖維的韌性跟鋼材基本處在同一個數量級上。

 

　　那問題就來了，既然沒有什么太明顯的區別，為什么賽車還要用碳纖維呢？因為我們還沒有考慮另一個重要的參數，也就是密度。碳纖維的密度遠遠小于鋼材、鋁合金這些金屬材料，也就是說，做同樣的一個零件，差不多體積，滿足類似的力學性能，碳纖維零件比金屬零件輕得多。