Uhlíkové vlákno môže vytvárať kompozitné materiály s rôznymi materiálmi, ako sú živice, plasty, keramika, sklo a kovy. Kompozity z uhlíkových vlákien sa vyznačujú vysokou pevnosťou, nízkou hmotnosťou, dobrou tuhosťou a dobrou odolnosťou proti únave. Používajú sa najmä ako konštrukčné-materiály znižujúce hmotnosť a na odvod ablačného tepla.
Živicové matricové kompozity vystužené uhlíkovými vláknami
Živicové matricové kompozity vystužené uhlíkovými vláknami (CFRP) majú nízku hustotu a vyššiu špecifickú pevnosť a špecifický modul ako sklolaminát. Ich špecifická pevnosť je 5-6-krát väčšia ako v prípade vysokopevnostnej ocele a zliatin titánu, dvojnásobok pevnosti v porovnaní so sklolaminátom a ich špecifický modul je 3- až 4-krát väčší ako v prípade týchto materiálov. Preto sa CFRP používa ako hlavný konštrukčný materiál v leteckom priemysle. Napríklad dvere užitočného zaťaženia raketoplánu, krídelká, zvislé chvostové plochy, dvere hlavného podvozku a vnútorné tlakové nádoby používajú CFRP, čo má za následok zníženie hmotnosti raketoplánu až o 2 tony.
Uhlík/karbónové kompozity
Uhlíkové/uhlíkové kompozity (C/C) sú kompozitné materiály na báze uhlíka-vystužené uhlíkovými vláknami a ich produktmi (uhlíková plsť, uhlíková tkanina atď.). Uhlíkové vlákno (C/C) sa skladá iba z jedného prvku -uhlík- a má výhody jedinečné pre uhlíkové a grafitové materiály, ako je nízka hustota a vynikajúce tepelné vlastnosti vrátane odolnosti voči ablácii, odolnosti voči tepelným šokom, vysokej tepelnej vodivosti a nízkeho koeficientu tepelnej rozťažnosti. Vykazuje tiež vysokú pevnosť a vysoký modul kompozitných materiálov. Ďalšou dôležitou vlastnosťou C/C sú jeho vynikajúce tribologické vlastnosti. C/C má tiež dobrú biokompatibilitu s ľudským telom.
Kompozity kovovej matrice vystužené uhlíkovými vláknami
Kompozity kovovej matrice vystužené uhlíkovými vláknami (CFRM) majú rad vynikajúcich vlastností, vrátane vysokej špecifickej pevnosti, vysokého špecifického modulu, odolnosti voči vysokej teplote, nízkeho koeficientu tepelnej rozťažnosti, vysokej tepelnej vodivosti a silnej odolnosti voči tepelnej deformácii. Hliník vystužený uhlíkovými vláknami má nielen vyššiu pevnosť ako hliníkové zliatiny, ale ponúka aj výrazne vyššiu prevádzkovú teplotu, pričom si zachováva približne 90 % svojej pevnosti v ťahu aj pri teplote okolo 500 K. Vláknami-vystužený hliník vykazuje vynikajúcu únavovú pevnosť, pričom si zachováva 63 % až 84 % svojej únavovej pevnosti aj po 10 únavových cykloch.
Keramické matricové kompozity vystužené uhlíkovými vláknami
Osudnou slabosťou keramiky je jej krehkosť. Vystuženie keramiky uhlíkovými vláknami účinne zlepšuje húževnatosť, mení morfológiu lomu a zvyšuje húževnatosť. Vlákna tiež zabraňujú rýchlemu šíreniu trhlín. Kompozity s keramickou matricou-vystužené vláknami vykazujú vyššiu pevnosť, zlepšené vlastnosti mechanického a tepelného šoku a výrazne zvýšenú lomovú húževnatosť. V porovnaní s bežnou keramikou je ich pevnosť v ohybe zvýšená približne päťnásobne a lomová húževnatosť stonásobne.
Gumové kompozity vystužené uhlíkovými vláknami
Pri rovnakých podmienkach ohybu vykazujú gumové kompozity vystužené uhlíkovými vláknami výrazne dlhšiu životnosť v porovnaní s bežnou gumou. Tepelná vodivosť gumy je o dva rády nižšia ako tepelná vodivosť uhlíkových vlákien. Keď je guma vystužená vláknami, uhlíkové vlákna vytvárajú v kompozite sieť prenosu tepla, ktorá umožňuje odvádzanie tepla z trenia a tým zlepšuje tepelné vlastnosti, najmä odolnosť proti tepelnej únave.
