超硬材料广泛应用于各个领域，其重要性不言而喻。无论是从航天飞机到宇宙飞船，下至石油钻探的深海潜艇，还是精密机床和武器加工的核能发电，在所有涉及高精度的领域都少不了它们。各国科学家也渴望在该领域有更多的发现，因为这些领域涉及一个国家的工业化、现代化和可持续发展，这些材料的广泛应用也是一个国家综合实力的象征。
1硫化碳炔(Carbyne)
次甲基自由基，也称为碳炔，或单碳炔，是一种极不稳定的气体或自由基，仅由一个碳原子和一个氢原子组成。它的化学式是CH-，也叫甲基炔基。
一碳一氢
钻石的稳定性非常高，因为它的碳结构是三角形的。但从目前的科学角度来看，碳炔是世界上最稳定、最坚硬的物体，因为钻石的结构是经过深度加工和紧固的。乙炔的硬度是钢的200多倍，金刚石的40倍，石墨烯的两倍。作为一种极其简单的物质，硫化碳炔由一串单胞菌组成。硫化碳炔的拉伸高度是金刚石的三倍，拉伸强度是石墨烯的两倍。碳炔(Carbyne)是一种一维线性的碳原子带，比其他任何材料都要坚硬牢固，其超级硬度是前所未有的。碳纳米管和石墨烯的硬度为4.5×108牛顿米/千克，而碳炔的硬度可达109牛顿米/千克。乙炔的强度。该材料具有无与伦比的强度，需要10毫牛顿的外力才能破坏其单链结构。如果换算成强度，可以达到6.0到7.5×107牛顿米/千克，超过石墨烯的4.7到5.5×107牛顿米/克，碳纳米管的4.3到5.0×107牛顿米/千克，金刚石的2.5到6.5×107牛顿米/千克。
2号石墨烯
石墨烯管
石墨烯是测试过的最坚固的材料。石墨烯是一种在平面单层中紧密堆积成二维(2D)蜂窝状晶格的碳原子，是所有其他维度石墨材料的基本构建模块。它可以被包装成零维(0D)富勒烯，卷成一维(1D)纳米管或堆叠成三维(3D)石墨。其强度比钢高200倍，拉伸模量(刚度)为1 TPA(150，000，000 psi)。1平方米的石墨烯吊床可以支撑4公斤的猫，但重量只有一根猫胡子，0.77毫克。
3号六角菱形(六角形菱形)
实验室制造的六角形钻石比天然钻石更坚硬。
1967年，美国通用电气公司生产出一种折射率和密度与钻石相近的晶体。但这种由碳原子组成的晶体不是等轴矿物，而是六方对称型。几乎与此同时，在美国亚利桑那州的陨石中也发现了相同性质的矿物。凯瑟琳·朗斯代尔女爵士(Dame kathleen lonsdale)，著名晶体学家，名为朗斯代尔矿，英文名为lonsdaleite，中文译名为六角形钻石。硬质材料对于加工能力是有用的，金刚石很早就被用于钻头。六方金刚石可能比立方金刚石更硬，因此它可能是机械加工、钻孔或任何类型的立方金刚石应用的极好替代品。不仅具有明显的工业优势，而且有朝一日六方钻石可能会被用于订婚戒指。目前，实验室制造的立方钻石价值低于天然钻石，但六方钻石可能更新颖。
数纤锌矿氮化硼(纤锌矿氮化硼)
纤锌矿氮化硼
纤锌矿型氮化硼(wBN)和立方氮化硼(zBN)一样，是一种性能优异的人造超硬材料。密度高，硬度高，对铁族金属及其合金的化学惰性远好于金刚石，电绝缘性好，导热率仅次于金刚石但高于金属铜。纤锌矿氮化硼是氮和硼的结合体，在高压下形成。这种材料的结构也与钻石非常相似，但它是由一些其他原子组成的，而不是碳。这种物质也是自然发现的，所以不能浪费在实验室里。它是在高温高压的火山爆发过程中形成的。它可以承受比金刚石多18%的应力，这是由于柔性键的重新定位和比金刚石更复杂的结构。经过重新定向过程后，它变得比钻石硬80%。
5金属玻璃
铁水
在好莱坞电影《终结者》中，不死之身的未来战士给观众留下了深刻的印象。他是无敌的，被打碎后能像液体一样自然流动然后自动恢复原貌。科幻电影中的神奇现象在现实生活中也有其对应的素材。这是金属玻璃，也称为液态金属或非晶合金。它是一种由钯的微合金制成的玻璃，大部分由液体快速冷冻直接制成。生产成本低，是一种具有广阔应用前景的新材料。它的特点是强度极高，不像玻璃那样易碎，密度低，重量比许多合金都轻。
6马氏体时效钢
马氏体时效钢
马氏体钢是一种机械性能可以通过热处理来调节的不锈钢。总的来说，它是一种可硬化的不锈钢。淬火后硬度高，不同的回火温度有不同的强韧性组合。主要用于汽轮机叶片、餐具和手术器械。根据化学成分的不同，马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢。根据微观组织和强化机制的不同，可分为马氏体不锈钢、马氏体和/或半马氏体沉淀硬化不锈钢和马氏体时效不锈钢。它是一种以无碳马氏体为基体，经过长时间热处理，具有高强度、韧性和延展性的钢。它常用于航空航天和模具制造。
7锇金属(锇)
锇金属
锇金属非常坚硬，在高温下也能保持光泽。锇的可压缩性很低，所以它的体积模量很高，在395到462 GPa之间，和钻石的443 GPa差不多。压力为4 GPa时，锇的硬度也高。固体锇因其坚硬易碎、蒸汽压低(铂族元素中最低)、熔点极高(所有元素中第四高)而难以成型，制作工艺十分困难。锇也是一种稀有金属，可以用来制作超高硬度的合金，适合制作极其耐用和坚硬的物体。
8号碳复合材料
碳纤维复合材料
碳纤维是一种力学性能优异的新材料，比重不到钢的1/4。碳纤维树脂复合材料的抗拉强度一般在3500Mpa以上，是钢的7-9倍，23000-43000 MPa的拉伸弹性模量也高于钢。A3钢的比强度可以达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度只有59Mpa/(g/cm3)左右，比模量也高于钢。
9蜘蛛丝(蜘蛛丝)
丛林中的蜘蛛网
蜘蛛有极强的机械性能。极高的拉伸强度。抗拉强度是指材料在拉伸条件下的最大承载能力。蜘蛛丝的抗拉强度(高达1.4 GPa)与高级合金钢(0.45-2 GPa)相当，甚至可以达到芳纶纤维的一半，如凯芙拉纤维(3 GPa)。而金属丝或凯夫拉纤维几乎不能拉伸，而蜘蛛丝在自然状态下能拉伸自身长度的40%，在高湿度环境下能拉伸自身长度的5倍。很多人可能会认为蜘蛛网是一种易碎的物体，只是因为我们日常生活中看到的蜘蛛网太小了。这种由蛋白质制成的动物纤维具有很高的强度和韧性。当许多蜘蛛网交织在一起时，形成的蜘蛛网硬度会比普通钢材大十倍，可用于防弹衣等军事装备。
10号钻石
璀璨的钻石
金刚石晶体中的每个碳原子通过sp3杂化轨道与另外四个相邻的碳原子形成共价键，每四个相邻的碳原子形成一个正四面体。因此，未经打磨的钻石晶体形状往往是八面体。金刚石中的C-C键很强，所有价电子都参与共价键的形成，没有自由电子，所以金刚石的硬度很高。日常生活中可以看到它被制成钻头，用于切割、研磨、抛光物体。
在不久的将来，通过科学家们的研究和不懈努力，更硬的物质将被发现或合成，这将有助于人类创造更美好的未来。
