La fibra de carboni pot formar materials compostos amb diversos materials com resines, plàstics, ceràmica, vidre i metalls. Els compostos de fibra de carboni es caracteritzen per una gran resistència, pes lleuger, bona rigidesa i bona resistència a la fatiga. S'utilitzen principalment com a materials estructurals-reductors de pes i per a la dissipació de calor d'ablació.
Composites de matriu de resina reforçada amb fibra de carboni
Els compostos de matriu de resina reforçada amb fibra de carboni (CFRP) tenen una densitat baixa i una resistència específica i un mòdul específic més elevats que la fibra de vidre. La seva resistència específica és 5-6 vegades la de l'acer d'alta resistència i els aliatges de titani, el doble que la de la fibra de vidre, i el seu mòdul específic és de 3 a 4 vegades el d'aquests materials. Per tant, el CFRP s'utilitza com a material estructural principal a la indústria aeroespacial. Per exemple, les portes de càrrega útil del transbordador espacial, els alerons, la cua vertical, les portes del tren d'aterratge principal i els recipients a pressió interns utilitzen CFRP, el que resulta en una reducció de pes de fins a 2 tones per al transbordador espacial.
Composites de carboni/carboni
Els compostos de carboni/carboni (C/C) són materials compostos basats en carboni-reforçats amb fibres de carboni i els seus productes (feltre de carboni, tela de carboni, etc.). La fibra de carboni (C/C) es compon d'un sol element-carboni- i té els avantatges exclusius dels materials de carboni i grafit, com ara una baixa densitat i excel·lents propietats tèrmiques, com ara la resistència a l'ablació, la resistència al xoc tèrmic, l'alta conductivitat tèrmica i un baix coeficient d'expansió tèrmica. També mostra l'alta resistència i alt mòdul dels materials compostos. Una altra propietat important de C/C són les seves excel·lents propietats tribològiques. C/C també té una bona biocompatibilitat amb el cos humà.
Composites de matriu metàl·lica reforçada amb fibra de carboni
Els compostos de matriu metàl·lica reforçada amb fibra de carboni (CFRM) tenen una sèrie d'excel·lents propietats, com ara una alta resistència específica, un alt mòdul específic, una resistència a alta temperatura, un baix coeficient d'expansió tèrmica, una alta conductivitat tèrmica i una forta resistència a la deformació tèrmica. L'alumini reforçat amb fibra de carboni no només té una resistència més alta que els aliatges d'alumini, sinó que també ofereix una temperatura de servei significativament més alta, conservant aproximadament el 90% de la seva resistència a la tracció fins i tot a uns 500K. L'alumini reforçat amb fibra-exhibeix una excel·lent resistència a la fatiga, conservant entre el 63% i el 84% de la seva resistència a la fatiga fins i tot després de 10 cicles de fatiga.
Composites de matriu ceràmica reforçada amb fibra de carboni
La debilitat fatal de la ceràmica és la seva fragilitat. El reforç de la ceràmica amb fibra de carboni millora eficaçment la tenacitat, altera la morfologia de la fractura i augmenta la tenacitat. Les fibres també impedeixen la propagació ràpida de les esquerdes. Els compostos de matriu ceràmica reforçada amb fibra-exhibeixen una major resistència, propietats de xoc mecànic i tèrmic millorades i una resistència a la fractura significativament millorada. En comparació amb la ceràmica ordinària, la seva resistència a la flexió augmenta aproximadament cinc vegades i la seva tenacitat a la fractura centenars de vegades.
Composites de cautxú reforçats amb fibra de carboni
En les mateixes condicions de flexió, els compostos de cautxú reforçat amb fibra de carboni mostren una vida útil significativament més llarga en comparació amb el cautxú normal. La conductivitat tèrmica del cautxú és dos ordres de magnitud inferior a la de la fibra de carboni. Quan el cautxú es reforça amb fibres, les fibres de carboni formen una xarxa de transferència de calor dins del compost, permetent que la calor de fricció es dissipi i millorant així les propietats tèrmiques, especialment la resistència a la fatiga tèrmica.
