所谓的碳纤维增强复合材料，其实就是用很多碳纤维，按照一定的方向排布，然后用树脂或者其它黏合材料紧密的连接成一体。比如下图所示，这一根一根的圆柱体就是碳的纤维，而这些圆柱体被中间填充的树脂填充在一起。这些纤维的分布密度直接影响终的材料性能。正因为这样，我们可以通过调整所谓的 fiber volume fraction，也就是纤维体积比，来控制碳纤维材料的终性能。简单说，纤维越密，单位体积内的纤维越多，沿纤维方向的强度就越高；反之，纤维越疏，单位体积内的纤维越少，终碳纤维材料的强度也就越低。

　　对于工程中使用的碳纤维来说，纤维的排布既可以是单一方向的，也可以是多方向交叉叠加的。其中常用的当然是多方向交叉的，这也就是我们常见的那种碳纤维的外观。纤维的性能就是单纯的测量单一的圆柱体，这样测试出来的性能非常惊人，也就是很多人甚至有些科普读物里常说的数倍甚至十倍于钢材。但是真正工程应用中使用的并不是单一的一根一根的纤维，而是纤维和树脂共同组成的「纤维复合材料」，其工程性能不仅仅取决于单根纤维的性能，还受树脂性能和纤维密度的影响，更受纤维方向的影响。也就是说，终碳纤维材料的性能，其实是纤维性能和填充树脂性能的加权平均。对于大多数碳纤维复合材料来说，测试的结果虽然可能强于钢材，但差别并没有达到天差地别的程度。我们可以比较一下一般的碳纤维和一般的钢材。比如说，我们可以看一下强度和断裂能量的对比。简单说，我们用不同材料做成相同大小的筷子一样的圆柱体。所谓强度就是拉断这根筷子所需要的力，而所谓断裂能量就是用一个大铁锤砸断这根筷子所需要的能量，一定程度上体现的就是材料的抗冲击能力。

 

　　当然，对于抗冲击性能的评价非常复杂，测试方法也有很多种，比如传统的断裂韧性的测量，再比如低速的 Charpy 或者 Izod 冲击试验 ，再比如高速的子弹冲击试验，或者是专门针对 FRP 材料的平板 dro weight 冲击等等。碳纤维材料的冲击性能受温度和加载速度的影响也很大。不同的应用领域关心的测试条件也不尽相同，而相应的破坏模式也不一样。这里我们只是笼统的用韧性这个概念，只是为了说明碳纤维的韧性跟钢材基本处在同一个数量级上。

 

　　那问题就来了，既然没有什么太明显的区别，为什么赛车还要用碳纤维呢？因为我们还没有考虑另一个重要的参数，也就是密度。碳纤维的密度远远小于钢材、铝合金这些金属材料，也就是说，做同样的一个零件，差不多体积，满足类似的力学性能，碳纤维零件比金属零件轻得多。