कार्बन नैनोट्यूब
कार्बन नैनोट्यूब, तनन-सामर्थ्य और लोचदार मापांक के मामले में अब तक के खोजे गए क्रमशः सबसे मज़बूत और सबसे कठोर पदार्थ हैं। यह मजबूती, व्यक्तिगत कार्बन परमाणुओं के बीच गठित कोवैलेंट sp² बांड का परिणाम है। 2000 में, एक बहु-दीवार कार्बन नैनोट्यूब में 63 गीगापास्कल्स (GPa) का तनन-सामर्थ्य होने के लिए जांचा गया था। (उदाहरण के लिए, यह 1 mm के क्रॉस-सेक्शन वाले केबल पर 6300 किलो वजन के बराबर का तनाव सहन करने की क्षमता में तब्दील होता है।) चूंकि कार्बन नैनोट्यूब में, 1.3 से लेकर 1.4 g.cm के ठोस के लिए एक कम घनत्व है, उच्च कार्बन इस्पात के 154 kN.m·kg· की तुलना में, 48,000 kN·m·kg तक की इसकी विशिष्ट मज़बूती ज्ञात पदार्थों में सर्वश्रेष्ठ है।
इस्पात
लोहा के साथ कार्बन सबसे किफायत मिश्रक होता है, लेकिन जरूरत के अनुसार, इसमें मैंगनीज, क्रोमियम, वैंनेडियम और टंग्सटन भी मिलाए जाते हैं। कार्बन और दूसरे पदार्थ मिश्र-धातु को कठोरता प्रदान करते हैं। लौहे के साथ, उचित मात्रा में मिश्रक मिलाकर लोहे को आवश्यक कठोरता, तन्यता और  सुघट्यता प्रदान किया जाता है। लौहे में जितना ज्यादा कार्बन मिलाते हैं इस्पात उतना ही कठोर बनता जाता है, कठोरता बढ़ने के साथ ही उसकी भंगुरता भी बढ़ती जाती है। 1149 डिग्री सेल्सियस पर लौहे में कार्बन की अधिकतम घुल्यता 2.14 प्रतिशत है। कम तापमान पर अगर लौहे में ज्यादा मात्रा में कार्बन हो तो इससे सिमेंटाइट का निर्माण होगा। लौहे में अगर इससे ज्यादा कार्बन हो तो यह कास्ट आयरन कहलाता है, क्योंकि इसका गलनाक कम हो जाता है। इस्पात, कास्ट आयरन से इसलिए भी अलग होता है क्योंकि इसमें दूसरे तत्वों की मात्रा अत्यन्त कम होती है यानी 1 से तीन प्रतिशत के करीब. इस्पात जंग-रोधी होता है और इसे आसानी से वेल्ड किया जा सकता है।