碳纤维是一种具有高强度、高模量、耐高温和优异的抗疲劳性能的新型材料。它是由碳元素组成的纤维形式的材料，其分子结构中的碳原子以特殊的排列方式连接在一起，形成了一种高度有序的晶体结构。这种独特的微观结构使得碳纤维具有许多优异的性能特点：
1. 高强度：碳纤维的强度高达3000-7000MPa，比传统的金属材料如钢、铝等要高得多。这使得碳纤维在航空航天、汽车等领域有着广泛的应用。
2. 高模量：碳纤维的弹性模量约为2.7GPa，这意味着它在受到应力时会产生较大的形变。这使得碳纤维在需要高精度和轻量化的领域（如体育用品、电子产品等）具有很大的优势。
3. 耐高温：碳纤维的熔点和沸点非常高，分别达到了3500℃和4800℃，这使得它在高温环境下仍能保持良好的性能。因此，碳纤维常用于制造火箭、喷气发动机等高可靠性、高性能的设备。
4. 良好的导电性：碳纤维具有良好的导电性能，可以作为导体或半导体使用。此外，碳纤维还可以与其他材料复合，制成导电复合材料，进一步拓宽其在电子领域的应用范围。
5. 环保：碳纤维的生产过程中产生的废弃物较少，且可以回收利用，因此在环保方面具有较好的表现。
总之，碳纤维的作用原理主要源于其独特的微观结构和分子排列方式，使其具有高强度、高模量、耐高温等一系列优异性能。这些性能使得碳纤维在许多领域都有着广泛的应用前景。