碳纤维增强树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在强度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域以及在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料更颇具优势。碳纤维的用途主要是利用其“轻而强"和“轻而硬”的力学特性，广泛应用于航空、航天、军工、体育休闲等结构材料；利用其尺寸稳定性，应用于宇宙机械、电波望远镜和各种成型品；利用其耐疲劳性，应用于直升飞机的叶片；利用其振动衰减性，应用于音响器材；利用其耐高温性，应用于飞机刹车片和绝热材料；利用其耐药品性，应用于密封填料和滤材；利用其电气特性，应用于电极材料、电磁波屏蔽材料、防静电材料；利用其生体适应性，应用于人工骨、韧带；利用其X光透过性，应用于X光床板等。

　　图中所示为碳纤维增强聚乙烯复合材料疲劳寿命曲线，从P-1到P-9碳纤维含量是逐步增加的。从图中可知，随着碳纤维含量的增加，复合材料的抗拉强度、抗拉模量、硬度均增加，疲劳寿命也增加。随着外加交变载荷的减少，复合材料的疲劳寿命在增加，含碳量不同，但S-N曲线走势大致相似。从理论上讲，在疲劳裂纹的产生阶段，随着碳纤维含量的增加，聚乙烯与碳纤维界面增多，对裂纹的产生越有利。

　　在疲劳裂纹扩展阶段，碳纤维对复合材料疲劳裂纹的扩展起阻滞作用，随着碳纤维含量的增多，阻滞效果越明显。随着聚乙烯树脂基体中碳纤维含量的增加，应力主要集中在聚乙烯与碳纤维的界面处，当复合材料所受的应力比聚乙烯与碳纤维界面的粘结力大时将会有裂纹产生，且裂纹沿着碳纤维轴向方向扩展，随着碳纤维含量的增加，复合材料的疲劳性能降低。

　　对于金属材料，我们把S-N曲线上循环次数的对数值为7时所对应的最大应力S最大称为疲劳极限。但是复合材料至今没有确认具有这一性质，我们暂且在X=3处画一条平行Y轴的直到小而后又到大，并且在碳纤维含量未达到3.37%前，硬度和含量基本成线性关系。复合材料硬度增加幅度随着碳纤维含量的增加先增大再减小后又增大。

　　在测试范围内，添加碳纤维的复合材料比纯聚乙烯的拉伸强度、弹性模量都大，且随着碳纤维质量分数的增加，复合材料的拉伸强度、弹性模量都逐渐提高。当碳纤维质量分数达到4.02%时，相对纯聚乙烯而言其拉伸强度、弹性模量分别增加了18.4%、208.0%。

　　随着碳纤维含量的增加，碳纤维增强聚乙烯复合材料的疲劳寿命增加。随着外加交变载荷的减小，复合材料的疲劳寿命也增加，碳纤维含量不同的复合材料S-N曲线走势大致相似。

　　随着碳纤维含量的增加，碳纤维增强聚乙烯树脂复合材料的条件疲劳极限值(循环数N=103即循环次数对数值lgN=3所对应的最大应力Sa)是逐步增大的，由纯聚乙烯时的2.87 MPa，逐渐增大到碳纤维含量4.02%时的8.99 MPa，增大了213.2%， 增加的速度是逐步减小。