Hiilikuitu voi muodostaa komposiittimateriaaleja erilaisten materiaalien, kuten hartsien, muovien, keramiikan, lasin ja metallien, kanssa. Hiilikuitukomposiiteille on ominaista korkea lujuus, keveys, hyvä jäykkyys ja hyvä väsymiskestävyys. Niitä käytetään pääasiassa painoa-keventävinä rakennemateriaaleina ja ablaatiolämmönpoistoon.
Hiilikuituvahvisteiset hartsimatriisikomposiitit
Hiilikuituvahvistetuilla hartsimatriisikomposiiteilla (CFRP) on pieni tiheys ja korkeampi ominaislujuus ja ominaismoduuli kuin lasikuidulla. Niiden ominaislujuus on 5-6 kertaa lujien teräksen ja titaaniseosten ominaislujuus, kaksi kertaa lasikuidun ominaislujuus ja 3-4 kertaa näiden materiaalien ominaislujuus. Siksi CFRP:tä käytetään pääasiallisena rakennemateriaalina ilmailuteollisuudessa. Esimerkiksi Space Shuttlen hyötykuorman ovissa, siivekkeissä, pystysuorassa perässä, päälaskutustelineen ovissa ja sisäisessä paineastiassa käytetään kaikki CFRP:tä, mikä johtaa jopa 2 tonnia avaruussukkulan painonpudotukseen.
Hiili/hiilikomposiitit
Hiili/hiilikomposiitit (C/C) ovat hiili{0}}pohjaisia komposiittimateriaaleja, jotka on vahvistettu hiilikuiduilla ja niiden tuotteilla (hiilihuopa, hiilikangas jne.). Hiilikuitu (C/C) koostuu vain yhdestä elementistä-hiilestä-, ja sillä on hiili- ja grafiittimateriaaleille ainutlaatuiset edut, kuten alhainen tiheys ja erinomaiset lämpöominaisuudet, mukaan lukien ablaatiokestävyys, lämpöiskun kestävyys, korkea lämmönjohtavuus ja alhainen lämpölaajenemiskerroin. Siinä on myös komposiittimateriaalien korkea lujuus ja korkea moduuli. Toinen C/C:n tärkeä ominaisuus on sen erinomaiset tribologiset ominaisuudet. C/C:llä on myös hyvä biologinen yhteensopivuus ihmiskehon kanssa.
Hiilikuituvahvisteiset metallimatriisikomposiitit
Hiilikuituvahvisteisilla metallimatriisikomposiiteilla (CFRM) on sarja erinomaisia ominaisuuksia, mukaan lukien korkea ominaislujuus, korkea ominaismoduuli, korkean lämpötilan kestävyys, alhainen lämpölaajenemiskerroin, korkea lämmönjohtavuus ja vahva lämmönkestävyys. Hiilikuituvahvisteisella alumiinilla ei ole ainoastaan alumiiniseoksia vahvempi lujuus, vaan se tarjoaa myös huomattavasti korkeamman käyttölämpötilan säilyttäen noin 90 % vetolujuudestaan jopa noin 500 K lämpötilassa. Kuitu-vahvistetulla alumiinilla on erinomainen väsymislujuus, ja se säilyttää 63–84 % väsymislujuudestaan jopa 10 väsymisjakson jälkeen.
Hiilikuituvahvisteiset keraamiset matriisikomposiitit
Keramiikan kohtalokas heikkous on sen hauraus. Keramiikan vahvistaminen hiilikuidulla parantaa tehokkaasti sitkeyttä, muuttaa murtuman morfologiaa ja lisää sitkeyttä. Kuidut estävät myös nopean halkeaman leviämisen. Kuitu-vahvistetuilla keraamisilla matriisikomposiiteilla on suurempi lujuus, parannetut mekaaniset ja lämpöshokkiominaisuudet ja huomattavasti parempi murtolujuus. Tavalliseen keramiikkaan verrattuna niiden taivutuslujuus kasvaa noin viisinkertaiseksi ja murtolujuus satoja kertoja.
Hiilikuituvahvisteiset kumikomposiitit
Samoissa taivutusolosuhteissa hiilikuituvahvisteisilla kumikomposiiteilla on huomattavasti pidempi käyttöikä verrattuna tavalliseen kumiin. Kumin lämmönjohtavuus on kaksi suuruusluokkaa pienempi kuin hiilikuidun. Kun kumia vahvistetaan kuiduilla, hiilikuidut muodostavat komposiitin sisällä lämmönsiirtoverkoston, mikä mahdollistaa kitkalämmön haihtumisen ja parantaa siten lämpöominaisuuksia, erityisesti lämpöväsymiskestävyyttä.
