碳纖增強尼龍有顯著的各向異性柔軟，可加工成各種織物，又由于比重小，沿纖維軸方向表現出很高的強度，碳纖增強尼龍增強環氧樹脂復合材料，其比強度、比模量綜合指標，在現有結構材料中是最高的。碳纖增強尼龍樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500兆帕以上，是鋼的7到9倍，抗拉彈性模量為230到430G帕亦高于鋼；因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000兆帕以上，而A3鋼的比強度僅為59兆帕左右，碳纖增強尼龍比模量也比鋼高。
碳纖增強尼龍兼具碳材料強抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征，是一種的力學性能優異的新材料。碳纖增強尼龍拉伸強度約為2到7GPa，拉伸模量約為200到700GPa。密度約為1.5到2.0克每立方厘米，這除與原絲結構有關外，主要決定于炭化處理的溫度。
一般經過高溫3000℃石墨化處理，密度可達2.0克每立方厘。再加上碳纖增強尼龍的重量很輕，碳纖增強尼龍的比重比鋁還要輕，不到鋼的1/4，比強度是鐵的20倍。碳纖增強尼龍的熱膨脹系數與其碳纖增強尼龍纖維不同，碳纖增強尼龍有各向異性的特點。碳纖增強尼龍的比熱容一般為7.12。熱導率隨溫度升高而下降平行于纖維方向是負值（0.72到0.90），而垂直于纖維方向是正值（32到22）。
碳纖增強尼龍的比電阻與纖維的類型有關，在25℃時，高模量為775，高強度碳纖增強尼龍為每厘米1500。這使得碳纖增強尼龍在所有高性能碳纖增強尼龍具有最高的比強度和比模量。同鈦、鋼、鋁等金屬材料相比，碳纖增強尼龍在物理性能上具有強度大、模量高、密度低、線膨脹系數小等特點，可以稱為新材料之王。
與傳統的玻纖增強尼龍相比，楊氏模量（指表征在彈性限度內物質材料抗拉或抗壓的物理量）是玻璃纖維的3倍多；與凱芙拉纖維相比，不僅楊氏模量是其的2倍左右。碳纖增強尼龍環氧樹脂層壓板的試驗表明，隨著孔隙率的增加，強度和模量均下降。孔隙率對層間剪切強度、彎曲強度、彎曲模量的影響非常大；拉伸強度隨著孔隙率的增加下降的相對慢一些；拉伸模量受孔隙率影響較小。
碳纖增強尼龍還具有極好的纖度（纖度的表示法之一是9000米長纖維的克數），一般僅約為19克，拉力高達300kg每微米。幾乎沒有其他改性工程塑料像碳纖增強尼龍那樣具有那么多一系列的優異性能，因此在旨度、剛度、重度、疲勞特性等有嚴格要求的領域。在不接觸空氣和氧化劑時，碳纖增強尼龍能夠耐受3000度以上的高溫，具有突出的耐熱性能，與其他材料相比，碳纖增強尼龍要溫度高于1500℃時強度才開始下降，而且溫度越高，纖維強度越大。
碳纖增強尼龍的徑向強度不如軸向強度，因而碳纖增強尼龍忌徑向強力（即不能打結）而其他材料的晶須性能也早已大大的下降。另外碳纖增強尼龍還具有良好的耐低溫性能，如在液氮溫度下也不脆化。
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