高超音速系统需要高温材料，特别是在前缘和鼻锥上，在高超音速度下的空气摩擦会导致极高的温度，有时这些的温度会超过2000°C。碳-碳（C/C）复合材料等被用于再入飞行器和火箭喷嘴已经有数十年的历史，这些材料在上述应用中确实很有效。这些高温材料系统通常在高温再进入阶段烧蚀或侵蚀，但在再进入阶段防止车辆燃烧。高超音速武器系统的挑战在于，它们具有机动性和可操纵性，这意味着任何控制表面的烧蚀都可能影响系统的机动性。
高超音速系统的高温材料有两种主要需求：
（1）在大气中飞行时，材料能够承受高温而不发生烧蚀和侵蚀；
（2）具有较低成本的高温材料系统。
碳-碳复合材料在高温应用中已经应用了几十年，并取得了良好的成功。的碳纤维制造商之一——美国Hexcel公司生产的HexTow?碳纤维是当今生产的许多碳-碳复合材料的关键成分。目前公司也正在研究碳/碳复合材料，它们不会以非常可控的方式烧蚀，这样它们就可以用作机动车辆的控制表面。此外，有关高温涂层的研究也正在进行，通过耐高温涂层以在飞行过程中保持控制表面的完整。
目前，陶瓷基复合材料( ceramic-matrix composites，CMC)的温度范围甚至高于碳-碳复合材料。CMCs通常使用脆性且非常昂贵的陶瓷（SiC）纤维，但目前正在研究使用碳纤维的CMCs，因为目前已经建立了完善的碳纤维供应链，可以以比陶瓷纤维低得多的成本生产大量的纤维。在成本方面，主要的重点是降低生产C/C复合材料的成本。生产C/C复合材料的过程从碳纤维复合材料开始，然后将其在高温环境中燃烧基体材料从而去除碳以外的所有物质；随后，使用基体材料进行重新渗透，或通过化学气相沉积(CVD)过程，该过程重复几个循环，以产生终的C/C复合材料。渗透和CVD碳化循环可能需要数周的时间，因此可能需要数月的时间才能产生碳-碳结构。许多焦点都在如何降低生产C/C结构的成本和时间。根据Hexcel公司研究部分HexPly?预浸料有望缩短碳基体完全致密化所需的时间。在CMC材料中使用碳纤维也可以显著降低生产陶瓷基复合材料的成本。
材料是高超音速武器系统的关键技术。在20世纪90年代，美国航空航天飞机(National Aerospace Plane，NASP)做出了重大努力，建造了一架速度高达5马赫的商用飞机。金属基体和陶瓷基体材料系统都有大量的研究资金。后，这些材料系统太不成熟，无法自信地用于载人超音速商业运输。因此，总而言之，高超音速竞赛需要更高温度的材料系统，基于特性和成本考虑碳陶复合材料有望成为其重要原材料。（主要参考：Hexcel）作者钱鑫博士