碳纤维增强复合材料(CFRP)是以碳纤维作为增强体的复合材料与传统材料相比，它具有高比强度、高比模量、质量轻等优越性能密度不到钢的1/4 ，能像铜那样导电，比不锈钢还耐腐蚀。拉伸强度一般都在3500MPa以上，是钢的7-9倍，拉伸弹性模量为23000-43000MPa，也高于钢在新型民用超音速飞机、水下核潜艇、高速列车等尖端科学技术领域以及建筑、机械、化工等领域得到愈来愈广泛的应用并且在某些领域有逐步取代传统金属材料的趋势。

　　目前市场上的碳纤维主要有纤维态、粉末态两种，由于纤维表面的静电吸引作用，导致纤维和基体很难均匀混合，所以加工成型的难度大、成本高；而对于粉末态碳纤维的复合制品，其力学性能略逊，但是加工成型则较容易。研究人员通过测定短切碳纤维增强PP复合材料以及碳纤维粉末增强PP复合材料的力学性能，考察了短切碳纤维以及碳纤维粉末的含量对各自复合材料力学性能的影响，最后比较了两者对于基体树脂(PP)的增强效果以及加工的难易，这为生产实际中使用碳纤维的形态选择提供了参考。

　　不同碳纤维粉末含量对碳纤维粉末增强PP复合材料拉伸性能的影响如图1所示。图2示出不同碳纤维粉末含量对碳纤维粉末增强PP复合材料冲击韧性的影响。

　　由图1可知，在实验范围内当碳纤维粉末质量分数低于20%时，随着碳纤维粉末含量的增加，复合材料的拉伸强度以及最大拉伸力变化不大；当碳纤维粉末质量分数超过20%时，复合材料的拉伸强度以及最大拉伸力随着碳纤维粉末含量的增加而增加，且在碳纤维粉末质量分数达到25%时拉伸强度以及最大力达到极值，当纤维粉末质量分数超过25%拉伸强度以及最大拉伸力反而降低。

　　由图2可以看出，在实验范围内，当碳纤维粉末质量分数低于20%时，随着碳纤维粉末含量的增加，复合材料的冲击韧性变化不大；当碳纤维粉末质量分数超过20%时，复合材料的冲击韧性随着碳纤维粉末含量的增加而增加，且在碳纤维粉末含量达到25%冲击韧性达到极值，当碳纤维粉末质量分数超过25%冲击韧性有所降低。由此可知在实际生产中碳纤维粉末质量分数控制在25%左右可以得到冲击性能优良的复合材料。

　　同样可以发现随着碳纤维粉末含量的增加碳纤维粉末增强PP复合材料的拉伸性能变化趋势与冲击韧性的变化趋势也相似，且极值处的碳纤维质量分数也基本一致都为25%左右。

　　出现以上现象的原因是当碳纤维粉末质量分数低于25%时，碳纤维粉末和PP基体之间形成了有效的粘结界面，界面的强度随着纤维粉末含量的增加显著增加，所以宏观上表现其拉伸性能以及冲击性能显著增加。但随着纤维粉末含量的持续增加，碳纤维粉末在制品内出现团聚现象所以后期随着碳纤维粉末含量的增加材料的拉伸性能以及冲击性能有所降低。

　　此外通过对比碳纤维粉末增强PP材料和短切碳纤维增强PP复合材料的拉伸性能以及冲击韧性随着纤维含量增加的变化趋势可以发现短切碳纤维的增强效果要强于粉体。这是因为第一短切碳纤维本身的力学性能优于碳纤维粉；其次短切碳纤维由于其纤维形态的特点可以承受更高的应力，另外还可以看出短切碳纤维比碳纤维粉末更容易发生团聚，这是由于碳纤维粉末与PP粉末形态接近，更容易分散混合，更加均匀；客观上避免了团聚现象的发生，而短切碳纤维由于呈纤维状彼此间由于静电作用更容易聚集在一起 发生团聚的概率也就更大一些。

　　从化学键理论的角度分析粉末态的碳纤维表面的不饱和基团与树脂基团接触面更大反应的活性更大发生的反应更充分所以不容易团聚。因此在实际生产中对于力学性能要求不很高的大型零部件采用碳纤维粉末作为增强相比短切碳纤维更加适合，而对于力学性能要求很高的大型零部件使用短切碳纤维更加适合，但是需要注意加入的短切碳纤维含量避免加工过程中团聚现象的发生。