Unikátní struktura uhlíkových nanotrubic určuje, že má mnoho speciálních fyzikálních a chemických vlastností.Kovalentní vazby C = C, které tvoří uhlíkové nanotrubice, jsou nejstabilnější chemické vazby v přírodě, takže uhlíkové nanotrubice mají velmi vynikající mechanické vlastnosti.Teoretické výpočty ukazují, že uhlíkové nanotrubice mají extrémně vysokou pevnost a velkou houževnatost.Teoretická hodnota odhaduje, že Youngův modul může dosáhnout 5TPa.

Díky vynikající vodivosti uhlíkových nanotrubiček je vhodný pro antistatické povlaky, vodivé polymery, pryže a vodivé plasty.Pevnost v tahu uhlíkových nanotrubiček v axiálním směru je 100krát větší než u oceli, přičemž hmotnost je pouze 1 / hmotnost oceli.6. Může být použit v polymerní matrici k vytvoření vyztužených kompozitních materiálů a tak dále.

Unikátní nano dutou strukturu uhlíkových nanotrubiček, která má vhodnou distribuci velikosti pórů, jedinečnou a stabilní strukturu a morfologii, zejména povrchové vlastnosti, lze různými metodami upravovat podle potřeb lidí, díky čemuž je vhodná jako nový nosič katalyzátoru.