1.鑽石（金剛石）

金剛石是目前在地球上發現的衆多天然存在中最堅硬的物質。金剛石摩氏硬度為10，絕對硬度是剛玉的4倍，石英的8倍。人工合成金剛石的方法主要有兩種，高溫高壓法及化學氣相沉積法。金剛石的用途非常廣泛，例如：工藝品、工業中的切割工具， 也是貴重寶石。

2.石墨烯

石墨烯是從石墨材料中剝離出來，由碳原子組成的，隻有一層原子的二維材料。石墨烯斷裂強度比最好的鋼材還要高200倍，同時它又有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20%。作為超薄、超強、導電導熱性能優良的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”，科學家甚至預言石墨烯将“徹底改變21世紀”，極有可能掀起一場席卷全球的颠覆性新技術新産業革命。

3.碳炔

碳炔是碳原子聚集在一起形成的鍊，這些碳原子通過雙鍵或者交替的單鍵和三鍵連接在一起。碳炔被認為是世界上最強韌的材料，強度超過鑽石40倍，是石墨烯強度的兩倍。碳炔在未來超高強度設備的發展中将有很重要的用途。

4.碳納米管

碳納米管可以看做是石墨烯片層卷曲而成，因此按照石墨烯片的層數可分為：單壁碳納米管和多壁碳納米管。碳納米管的硬度與金剛石相當，卻擁有良好的柔韌性，可以拉伸。碳納米管的強度比同體積鋼的強度高100倍，重量卻隻有後者的1/6到1/7。碳納米管因而被稱“超級纖維”。近些年，随着碳納米管及納米材料研究的深入，其廣闊的應用前景也不斷地展現出來。

5.硼烯

硼烯與石墨烯中的碳一樣具有相同的六邊形晶格排列，但在每個六邊形中心還另有一個硼原子。硼烯在某個方向上比石墨烯的強度還要高。如此優越的力學性質，加上特殊的電學性質和熱學性質，硼烯的應用前景将十分寬廣。硼烯因其優越的電學、力學、熱學屬性，被科學界寄予厚望，或将成為繼石墨烯之後又一種“神奇納米材料”。

6.氣凝膠

氣凝膠，作為世界最輕的固體，已入選吉尼斯世界紀錄。目前最輕的矽氣凝膠僅有0.16毫克每立方厘米，比空氣密度略低，所以也被叫做“凍結的煙”或“藍煙”。氣凝膠貌似“弱不禁風”，其實非常堅固耐用。它可以承受相當于自身質量幾千倍的壓力，在溫度達到1200攝氏度時才會熔化。此外它的導熱性和折射率也很低，絕緣能力比最好的玻璃纖維還要強39倍。由于具備這些特性，氣凝膠便成為航天探測中不可替代的材料，俄羅斯“和平”号空間站和美國“火星探路者”探測器都用它來進行熱絕緣。

7.納米線

納米線是一種一維材料，在橫向上被限制在100納米以下，縱橫比在1000以上。碳納米管就是納米線大家族中的明星材料。根據組成材料的不同，納米線可分為不同的類型，包括金屬納米線，半導體納米線和絕緣體納米線。通常情況下，随着尺寸的減小，納米線會體現出比大塊材料更好的機械性能，強度變強，韌度變好。在電子、光電子和納電子機械器械中，納米線有可能起到很重要的作用。它同時還可以作為合成物中的添加物、量子器械中的連線、場發射器和生物分子納米感應器。

8.氮化硼

氮化硼是由氮原子和硼原子所構成的晶體。化學組成為43.6%的硼和56.4%的氮，具有四種不同的變體：六方氮化硼（HBN）、菱方氮化硼（RBN）、立方氮化硼（CBN）和纖鋅礦氮化硼（WBN）。立方氮化硼比金剛石還硬一些，其他種類氮化硼硬度稍弱于金剛石。氮化硼具有耐高溫、耐腐蝕、導熱性好、熱膨脹系數低、抗熱震性好、化學穩定性好、良好的潤滑性，以及優良的電學性能，在電子、冶金、化工、宇航等尖端技術中具有極為廣泛的用途。

9.金剛砂

碳化矽是由美國人艾奇遜在1891年電熔金剛石實驗時，在實驗室偶然發現的一種碳化物，當時誤認為是金剛石的混合體，故取名金剛砂。碳化矽的硬度很大，莫氏硬度為9.5級，稍稍低于金剛石（10級），具有優良的導熱性能，是一種半導體，高溫時能抗氧化。

10.钛合金

钛合金是以钛為基礎加入其他元素組成的合金。世界上已研制出的钛合金有數百種，最著名的合金有20～30種。钛合金具有強度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點，廣泛用于工業生産，主要用于制作飛機發動機壓氣機部件，其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。

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