在设计新产品或应用时，工程师有多种材料选择。精确分析所有材料特征，同时将它们放入最终产品或应用的环境中，是一项极其艰巨的义务。可以在材料选择中发挥紧张作用的两个热属性是热导率和热膨胀系数。

在任何传热应用中，都应细心考虑热导率和热膨胀系数，尤其是在这些特征影响性能和寿命的应用中。选择具有适当导热性的材料可以进步服从和性能。因为其独特的热性能，碳纤维可用于新的应用。

导热系数

用最简单的术语来说，热导率是衡量热量流过给定材料的服从的指标。具有简单分子结构的材料通常具有更高的热导率。当材料被加热时，粒子将获得能量并振动得更多。这种振动会导致分子撞击其他粒子并将能量传递给它们。施加的热量越多，发生的振动和能量传递就越多。

热导率用数学透露表现如下：

K = 热导率 (W/(mK)) 或 (Btu/(hrft*°F))

Q = 传热量 (W) 或 (Btu)

d = 两个等温面之间的距离 (m) 或 (ft)

A = 外观积 (m²) 或 (ft²)

ΔT = 温度转变 (K) 或 (°F)

导热系数因材料而异。因为碳纤维有如此多的变体，与其他材料（例如水）不同，每种变体都有其独特的特征。查看下表，了解各种材料的不同热导率。

制造商和研究人员根据应用开发了具有高导热性或低导热性的碳纤维复合材料。测量热导率的体例也会影响最终的测量效果。假如沿纤维测量热导率，则其电导率通常高于沿纤维测量的热导率。

具有高导热性的碳纤维可用于多种应用。例如，一家日本公司开发了碳纤维，可克制电子设备移动应用中的电池退化。最终应用应决定工程师是否必要具有低导热性或高导热性的碳纤维。

工程师应该考虑的另一个关键热力学特征是热膨胀系数。

热膨胀系数

热膨胀系数是衡量物体在温度转变时大小如何转变的指标。

存在三种类型的热膨胀系数：

- 体积

- 区域

- 线性

因为碳纤维在大多数应用中通常是实心的，因此面积和线性热膨胀系数是工程师最应该关心的两个题目。

下面是线性热膨胀系数的数学透露表现：

α = 面积热膨胀系数（K ^-1或 1/K）或（°F ^-1或 1/°F）

L = 原始长度 (m) 或 (ft)

ΔL = 长度转变 (m) 或 (ft)

ΔT = 温度转变 (K) 或 (°F)

下面是面积热膨胀系数的数学透露表现：

α = 面积热膨胀系数（K ^-1或 1/K）或（°F ^-1或 1/°F）

A= 原始面积 (m²) 或 (ft²)

Delta A= 面积转变 (m²) 或 (ft²)

Delta T = 温度转变 (K) 或 (°F)

与导热性类似，碳纤维的热膨胀系数可以有很大差异。该系数很大程度上取决于基体中碳纤维的方向。热膨胀系数的典型范围是从 -1 K ^-1到 +8 K ^{-1 的}任何地方。查看下表，了解各种材料的不同热膨胀系数。

碳纤维可以具有负的热膨胀系数。当材料受热时，它会收缩。碳纤维原子通常沿 x 轴和 y 轴固定。将纤维固定在 x 和 y 轴上的平面键是共价键。这使得 z 方向不固定，并由更弱的范德华力保持在一路。

当碳纤维被加热时，原子将开始振动，重要是在 z 方向。当这种情况发生时，振动的原子会拉动相邻的原子。这整个征象将使原子靠得更近，并在 x 和 y 方向收缩材料。随着热量的增长和原子开始更多地振动，材料将继承收缩。

在某些应用程序中使用时，此属性可以产生一些风趣的效果。碳纤维可以结合到具有正热膨胀系数的树脂基体中，其中所得基体的热膨胀系数接近于零。这对于某些小活动可能至关紧张的应用特别很是有效，例如计量设备。