同钛、钢、铝等金属材料相比，碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点，碳纤维实，可以称为新材料之王。密度低、线膨胀系数小等特点，可以称为新材料之王。
碳纤维还具有极好的纤度（纤度的表示法之一是9000米长纤维的克数），碳纤维发，一般仅约为19克，拉力高达300kg每微米。几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多一系列的优异性能， 因此在旨度、刚度、重度、疲劳特性等有严格要求的领域。
在不接触空气和氧化剂时，碳纤维，碳纤维能够耐受3000度以上的高温，具有突出的耐热性能，与其他材料相比，碳纤维复合材料，碳纤维要温度高于1500℃时强度才开始下降，而且温度越高，纤维强度越大。碳纤维的径向强度不如轴向强度，因而碳纤维忌径向强力（即不能打结）而其他材料的晶须性能也早已大大的下降。另外碳纤维还具有良好的耐低温性能，如在液氮温度下也不脆化。
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