众多研究发现，强度和模量似乎是碳纤维中相互矛盾的一对物理量。在大幅度地提高碳纤维的模量时，其强度会明显减低；而当保持碳纤维的高强度时，又很难大幅度地提高碳纤维的模量，这是由碳纤维的实际结构决定的。由于碳纤维是一种脆性材料，缺乏塑性变形，拉伸时应力易集中在裂纹尖端而不易缓和释放，为了消除集中的应力，裂纹就会迅速扩展和传播，并形成新的表面。
 

（图示：6K斜纹碳纤维布）
 

　　碳纤维的断裂机理有两种:脆性断裂和剪切断裂，脆性断裂一般发生在微晶尺寸较小的高强碳纤维中;而剪切断裂主要发生在微晶尺寸较大、压缩强度较低的高模碳纤维中。

 

　　碳纤维的拉伸强度和弹性模量与碳化温度的具有一定的关系，拉伸强度随着热处理温度的升高呈现先增高后降低的趋势，在1600℃左后强度出现最大值，而在2000-3000℃拉伸强度呈现平稳趋势。而弹性模量则随着处理温度的升高而逐渐增高，这主要是由于碳纤维在高温条件下，结晶度、取向度和石墨化程度均增大。

　　从上图可知，PAN基高模碳纤维的性能与PAN基高强碳纤维的性能具有一定的差距。从M40到M50碳纤维的拉伸强度略有降低，但弹性模量大大提高；而从M35J到M65J碳纤维的强度虽然也略有降低，但相比于M系列已经大大提高了，弹性模量从343GPa增加到640GPa，增长了将近一倍，纤维的直径也在趋于细旦化，从6.5μm降低到了4.7μm。T300到T1000G强度提高了近一倍，而模量提高的幅度很小，强度最高的T1000G的模量值也仅达到了294GPa。