Elektrické vlastnosti
Elektróny p uhlíkových atómov v CNT tvoria rozsiahle delokalizované π väzby. Vďaka významnému konjugačnému efektu majú uhlíkové nanorúrky niektoré jedinečné elektrické vlastnosti.
CNT majú jedno{0}}rozmernú dutú rúrkovú štruktúru so stenami rúrok zloženými z jednej alebo viacerých vrstiev grafénových plátov. Priemer trubice je v nanometrovej stupnici a dĺžka je v mikrometrovej stupnici, čo vedie k obrovskému pomeru strán. Ich vlastnosti sa líšia v závislosti od spôsobu zvinutia grafénových plátov, ktoré vykazujú kovové alebo polovodičové vlastnosti.
Mechanické vlastnosti
Pretože atómy uhlíka v CNT využívajú hybridizáciu sp2, v porovnaní s hybridizáciou sp3 je orbitálna zložka v hybridizácii sp2 väčšia, čo dáva uhlíkovým nanotrubičkám vysoký modul a vysokú pevnosť.
CNT vykazujú vynikajúce mechanické vlastnosti. Ich pevnosť v ťahu dosahuje 50-200 GPa, 100-krát väčšia ako u ocele, pričom ich hustota je len 1/6 hustoty ocele, teda aspoň o rádovo vyššia ako u bežných grafitových vlákien. Ich modul pružnosti môže dosiahnuť 1 TPa, porovnateľný s modulom diamantu, a približne 5-krát väčší ako u ocele.
Tepelná vodivosť
CNT majú vynikajúce vlastnosti prenosu tepla. Kvôli ich veľmi veľkému pomeru strán vykazujú CNT vysoký výkon výmeny tepla pozdĺž svojej dĺžky, ale relatívne nižší výkon výmeny tepla kolmo na ich priemer. Vhodnou orientáciou môžu byť uhlíkové nanorúrky syntetizované do vysoko anizotropných tepelne vodivých materiálov.
Adsorpčné vlastnosti
CNT majú extrémne veľký špecifický povrch a silnú adsorpčnú kapacitu; vykazujú tiež dobré vlastnosti absorpcie elektromagnetických vĺn.
