为什么碳纤维在纤维方向上具有如此高的模量？

关于“为什么碳纤维在纤维方向上具有如此高的模量？”，如果要回答这个问题，那么就像许多与材料工程有关的问题一样，我们必须先要了解材料的基本组成结构，而对于碳纤维而言，这种基本组成就是石墨微晶结构。

石墨的晶体结构由sp²杂化碳原子组成，在x-y平面上呈二维蜂窝结构排列。这些层状结构可称为石墨烯层，在三维结构中相互平行堆叠。层平面最常见的堆叠顺序是六边形，并且具有ABABAB堆积序列。

这样，一些原子（α）在相邻平面的正上方和正下方有邻居，而其他原子（β）没有。层与层之间主要是通过范德华键合作用，因此碳纤维层间可以很容易地相互滑动。

由于面内键合和面外键合之间的差异，使得石墨具有平行于平面的高弹性模量和垂直于平面的低弹性模量。因此，石墨具有高度各向异性。碳纤维的高模量往往平行于纤维轴。