超硬材料广泛应用于各个领域，其重要性不言而喻。无论是上至航天飞机飞船，下至石油钻探深海潜艇，还是精密机床和武器加工核能发电，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

亚甲基自由基又称碳炔，或一氢碳化物，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，其化学式为CH-，也称为甲基乙酰基。

钻石的稳定性非常高，因为它的碳结构是三角形的。然而，从科学的角度来看，碳炔是世界上最稳定、最坚硬的物体。

碳炔的硬度是钢的200多倍，金刚石的40倍，石墨烯的2倍。作为一种非常简单的物质，硫化碳炔由一系列单原子组成。

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。碳炔的强度，一维线性条状碳原子，比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4.5108牛顿米/千克，而碳炔可以达到109牛顿米/千克。碳炔的强度。该材料具有无与伦比的强度，需要10 nm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7.5107牛顿米/千克，高于石墨烯、碳纳米管、金刚石。

2、石墨烯

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，它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。它的强度比钢高200倍，在1 TPA (150，000，000 psi)下具有拉伸模量(刚度)。

一张1平方米的石墨烯吊床可以支撑4公斤的猫，但重量只有一根猫的胡子，0.77毫克。

3、六边形钻石

1967年，美国通用电气公司生产出一种与钻石折射率相近、密度相近的晶体。

但这种由碳原子组成的晶体并不是等轴矿物，而是六方对称型。几乎与此同时，美国亚利桑那州的陨石中也发现了相同性质的矿物。

Damekathleenlonsdale，著名的晶体学家，名为lonsdale Mine，英文名lonsdaleite，中文翻译成六角形钻石。

硬质材料对加工能力非常有用，金刚石早就用在钻头上了。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、钻孔或任何种类的立方金刚石应用的极好替代品。

它不仅具有明显的工业优势，而且有朝一日六方钻石也可能用于订婚戒指。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。

4、纤锌矿型氮化硼

纤锌矿氮化硼(wBN)与立方氮化硼(zBN)相同。

是自然界没有的人造超硬材料，性能优异；密度高，硬度高，对铁族金属及其合金的化学惰性远优于金刚石，电绝缘性好，导热系数仅次于金刚石但高于金属铜。

纤锌矿氮化硼是氮和硼在高压下结合形成的。这种材料的结构也与钻石非常相似，但它是由其他原子组成的，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。

它是在高温高压火山喷发过程中形成的。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向和比金刚石更复杂的结构。重新定向后，它变得比钻石硬80%。

5、金属玻璃

在好莱坞电影《终结者》中，不朽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。

这就是金属玻璃，也叫液态金属或非晶合金，是一种由钯的微合金制成的玻璃。大部分是液态直接冷冻，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。

5、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，还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。

它是一种无碳马氏体基钢，经过长时间热处理后具有高强度、韧性和延展性。它常用于航空航天和模具制造。

7、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，为395和46。

由于坚硬易碎，蒸气压低（铂系元素中最低），熔点极高（所有元素中第四高）。

所以固体锇很难塑形，生产过程十分困难。锇也属于稀有金属，可用来制造超高硬度的合金，适合制作极端耐久性硬度物品。

3、碳复合材料

碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。

材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。

9、蜘蛛丝

蜘蛛丝具有极强的机械性能。极高的抗拉强度。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1.4GPa），与高等级合金钢相当（0.45-2GPa），甚至可以达到芳纶纤维，如凯夫拉纤维的一半（3GPa）。

但是金属丝或凯夫拉纤维几乎不可伸长，而蜘蛛丝可伸长自然状态下本身长度的40%，在高湿的环境下可伸长本身长度的5倍。

很多人可能都认为，蜘蛛网是一个比较脆弱的物体，那只是因为我们在日常生活中看到的蜘蛛网太小。

这种由蛋白质组成的动物纤维，具高强度及韧性。当很多蜘蛛网交合在一起时，所形成的蜘蛛网的硬度就会比普通的钢材要大十倍，可用于军事装备如避弹衣等。

10、金刚石

金刚石晶体中每个碳原子都以sp3杂化轨道与另外4个相邻的碳原子形成共价键，每四个相邻的碳原子均构成正四面体。因此未经打磨过的金刚石晶体外形往往为正八面体。

金刚石中的C-C键很强，所有的价电子都参与了共价键的形成，不存在自由电子，所以金刚石硬度非常高。日常中可以看到被做成钻头，用作物体切割、研磨、抛光等。

不久的将来，经过科学家们的研究和不懈努力一定会发现或者合成更加坚硬的物质，它们会帮助人类创造更加美好的未来。