1.钻石（金刚石）
金刚石是目前在地球上发现的众多天然存在中最坚硬的物质。金刚石摩氏硬度为10，绝对硬度是刚玉的4倍，石英的8倍。人工合成金刚石的方法主要有两种，高温高压法及化学气相沉积法。金刚石的用途非常广泛，例如：工艺品、工业中的切割工具， 也是贵重宝石。
2.石墨烯
石墨烯是从石墨材料中剥离出来，由碳原子组成的，只有一层原子的二维材料。石墨烯断裂强度比最好的钢材还要高200倍，同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。作为超薄、超强、导电导热性能优良的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”，极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
3.碳炔
碳炔是碳原子聚集在一起形成的链，这些碳原子通过双键或者交替的单键和三键连接在一起。碳炔被认为是世界上最强韧的材料，强度超过钻石40倍，是石墨烯强度的两倍。碳炔在未来超高强度设备的发展中将有很重要的用途。
4.碳纳米管
碳纳米管可以看做是石墨烯片层卷曲而成，因此按照石墨烯片的层数可分为：单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。碳纳米管的硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性，可以拉伸。碳纳米管的强度比同体积钢的强度高100倍，重量却只有后者的1/6到1/7。碳纳米管因而被称“超级纤维”。近些年，随着碳纳米管及纳米材料研究的深入，其广阔的应用前景也不断地展现出来。
5.硼烯
硼烯与石墨烯中的碳一样具有相同的六边形晶格排列，但在每个六边形中心还另有一个硼原子。硼烯在某个方向上比石墨烯的强度还要高。如此优越的力学性质，加上特殊的电学性质和热学性质，硼烯的应用前景将十分宽广。硼烯因其优越的电学、力学、热学属性，被科学界寄予厚望，或将成为继石墨烯之后又一种“神奇纳米材料”。
6.气凝胶
气凝胶，作为世界最轻的固体，已入选吉尼斯世界纪录。目前最轻的硅气凝胶仅有0.16毫克每立方厘米，比空气密度略低，所以也被叫做“冻结的烟”或“蓝烟”。气凝胶貌似“弱不禁风”，其实非常坚固耐用。它可以承受相当于自身质量几千倍的压力，在温度达到1200摄氏度时才会熔化。此外它的导热性和折射率也很低，绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。由于具备这些特性，气凝胶便成为航天探测中不可替代的材料，俄罗斯“和平”号空间站和美国“火星探路者”探测器都用它来进行热绝缘。
7.纳米线
纳米线是一种一维材料，在横向上被限制在100纳米以下，纵横比在1000以上。碳纳米管就是纳米线大家族中的明星材料。根据组成材料的不同，纳米线可分为不同的类型，包括金属纳米线，半导体纳米线和绝缘体纳米线。通常情况下，随着尺寸的减小，纳米线会体现出比大块材料更好的机械性能，强度变强，韧度变好。在电子、光电子和纳电子机械器械中，纳米线有可能起到很重要的作用。它同时还可以作为合成物中的添加物、量子器械中的连线、场发射器和生物分子纳米感应器。
8.氮化硼
氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体。化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮，具有四种不同的变体：六方氮化硼（HBN）、菱方氮化硼（RBN）、立方氮化硼（CBN）和纤锌矿氮化硼（WBN）。立方氮化硼比金刚石还硬一些，其他种类氮化硼硬度稍弱于金刚石。氮化硼具有耐高温、耐腐蚀、导热性好、热膨胀系数低、抗热震性好、化学稳定性好、良好的润滑性，以及优良的电学性能，在电子、冶金、化工、宇航等尖端技术中具有极为广泛的用途。
9.金刚砂
碳化硅是由美国人艾奇逊在1891年电熔金刚石实验时，在实验室偶然发现的一种碳化物，当时误认为是金刚石的混合体，故取名金刚砂。碳化硅的硬度很大，莫氏硬度为9.5级，稍稍低于金刚石（10级），具有优良的导热性能，是一种半导体，高温时能抗氧化。
10.钛合金
钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。世界上已研制出的钛合金有数百种，最著名的合金有20～30种。钛合金具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点，广泛用于工业生产，主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。
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