在設計新產品或應用時，工程師有多種材料選擇。精確分析所有材料特征，同時將它們放入最終產品或應用的環境中，是一項極其艱巨的義務。可以在材料選擇中發揮緊張作用的兩個熱屬性是熱導率和熱膨脹系數。

在任何傳熱應用中，都應細心考慮熱導率和熱膨脹系數，尤其是在這些特征影響性能和壽命的應用中。選擇具有適當導熱性的材料可以進步服從和性能。因為其獨特的熱性能，碳纖維可用于新的應用。

導熱系數

用最簡單的術語來說，熱導率是衡量熱量流過給定材料的服從的指標。具有簡單分子結構的材料通常具有更高的熱導率。當材料被加熱時，粒子將獲得能量并振動得更多。這種振動會導致分子撞擊其他粒子并將能量傳遞給它們。施加的熱量越多，發生的振動和能量傳遞就越多。

熱導率用數學透露表現如下：

K = 熱導率 (W/(mK)) 或 (Btu/(hrft*°F))

Q = 傳熱量 (W) 或 (Btu)

d = 兩個等溫面之間的距離 (m) 或 (ft)

A = 外觀積 (m²) 或 (ft²)

ΔT = 溫度轉變 (K) 或 (°F)

導熱系數因材料而異。因為碳纖維有如此多的變體，與其他材料（例如水）不同，每種變體都有其獨特的特征。查看下表，了解各種材料的不同熱導率。

制造商和研究人員根據應用開發了具有高導熱性或低導熱性的碳纖維復合材料。測量熱導率的體例也會影響最終的測量效果。假如沿纖維測量熱導率，則其電導率通常高于沿纖維測量的熱導率。

具有高導熱性的碳纖維可用于多種應用。例如，一家日本公司開發了碳纖維，可克制電子設備移動應用中的電池退化。最終應用應決定工程師是否必要具有低導熱性或高導熱性的碳纖維。

工程師應該考慮的另一個關鍵熱力學特征是熱膨脹系數。

熱膨脹系數

熱膨脹系數是衡量物體在溫度轉變時大小如何轉變的指標。

存在三種類型的熱膨脹系數：

- 體積

- 區域

- 線性

因為碳纖維在大多數應用中通常是實心的，因此面積和線性熱膨脹系數是工程師最應該關心的兩個題目。

下面是線性熱膨脹系數的數學透露表現：

α = 面積熱膨脹系數（K ^-1或 1/K）或（°F ^-1或 1/°F）

L = 原始長度 (m) 或 (ft)

ΔL = 長度轉變 (m) 或 (ft)

ΔT = 溫度轉變 (K) 或 (°F)

下面是面積熱膨脹系數的數學透露表現：

α = 面積熱膨脹系數（K ^-1或 1/K）或（°F ^-1或 1/°F）

A= 原始面積 (m²) 或 (ft²)

Delta A= 面積轉變 (m²) 或 (ft²)

Delta T = 溫度轉變 (K) 或 (°F)

與導熱性類似，碳纖維的熱膨脹系數可以有很大差異。該系數很大程度上取決于基體中碳纖維的方向。熱膨脹系數的典型范圍是從 -1 K ^-1到 +8 K ^{-1 的}任何地方。查看下表，了解各種材料的不同熱膨脹系數。

碳纖維可以具有負的熱膨脹系數。當材料受熱時，它會收縮。碳纖維原子通常沿 x 軸和 y 軸固定。將纖維固定在 x 和 y 軸上的平面鍵是共價鍵。這使得 z 方向不固定，并由更弱的范德華力保持在一路。

當碳纖維被加熱時，原子將開始振動，重要是在 z 方向。當這種情況發生時，振動的原子會拉動相鄰的原子。這整個征象將使原子靠得更近，并在 x 和 y 方向收縮材料。隨著熱量的增長和原子開始更多地振動，材料將繼承收縮。

在某些應用程序中使用時，此屬性可以產生一些風趣的效果。碳纖維可以結合到具有正熱膨脹系數的樹脂基體中，其中所得基體的熱膨脹系數接近于零。這對于某些小活動可能至關緊張的應用特別很是有效，例如計量設備。