碳纳米管的一项特性是它们非常非常坚固。拉伸强度是衡量物体在不撕裂的情况下可以承受的力的大小。碳纳米管的抗拉强度比同直径的钢大约高100倍。

      有两件事可以解释这种力量。第一个是联锁碳碳共价键提供的强度。第二个事实是每个碳纳米管都是一个大分子。这意味着它没有其他材料中存在的弱点，例如形成钢的晶粒之间的边界。

      纳米管很坚固，但也有弹性。这意味着弯曲纳米管需要很大的力，但是当你松开它时，它会立即弹回原来的形状，就像橡皮筋一样。研究人员使用原子力显微镜物理推动纳米管并观察其弹性特性。使用透射电子显微镜进行的评估表明，当你弯曲或压缩纳米管时，原子晶格中的键不会断裂。

      碳纳米管的杨氏模量（衡量弯曲材料所需力的量度）大约是钢的5倍。在整个元素周期表中，没有其他具有晶格结构的元素能够像碳原子那样与自身结合强度如此之大。而且，由于碳纳米管具有如此完美的结构，因此它们可以避免其他材料的强度下降。

      除了坚固、有弹性之外，碳纳米管还很轻，密度约为钢的四分之一。

      似乎这还不够，碳纳米管的导热和冷传导性能也非常好（它们具有很高的导热率）；一些研究人员预测其导热系数是银的10倍以上，如果您曾经从热炉中拿起过叉子，您就会知道银和其他金属是非常好的热导体。金属依靠电子运动来导热，而碳纳米管则通过将碳原子固定在一起的共价键的振动来导热。原子本身在周围摆动并通过材料传递热量。碳键的刚性有助于将这种振动传递到整个碳纳米管，从而提供非常好的导热性。

      钻石也是一种共价键合的碳原子晶格，使用相同的方法导热，因此它也是一种出色的热导体，也是一件令人惊叹的珠宝。碳纳米管也有点粘。每个纳米管表面上的电子云在纳米管之间提供温和的吸引力。这种吸引力称为范德华力。这涉及非极性分子（没有正极和负极的分子）之间的力。碳纳米管恰好是一种非极性分子。自然界中发现的坚硬的材料。

      但并非所有碳纳米管都完全相同。扶手椅型纳米管都具有类似于金属的电特性，但只有大约三分之一的锯齿形和手性纳米管具有类似于金属的电特性；其余的（大约三分之二）具有像半导体一样的电特性。当您将不同的电压连接到金属碳纳米管的两端时，金属碳纳米管就会导电，就像电线一样。在一端施加负电压，在另一端施加正电压会导致电子流向正电压。为了让电子流过半导体碳纳米管，还必须添加一些能量。（例如，您可以将光照射在碳纳米管上。）碳纳米管的导电性能比金属更好。当电子穿过金属时，其运动会受到一些阻力。当电子撞击金属原子时就会产生这种电阻。当电子穿过碳纳米管时，它是在量子力学规则下传播的，因此它的行为就像沿着光滑通道传播的波，没有原子可以碰撞。电子在纳米管内的这种量子运动称为弹道输运。

      纳米管中的碳原子，就像巴基球中的碳原子一样，能够与其他原子或分子共价键合，形成具有定制特性的新分子。将原子或分子与纳米管结合以改变其特性称为功能化。

      碳纳米管的直径及其晶格的扭曲程度决定了它是金属的还是半导体的。碳纳米管中的电子只能处于一定的能级，就像原子中的电子一样。如果允许离域电子在整个纳米管的原子之间流动的能级（称为导带）正好高于附着在原子上的电子所使用的能级（价带），则纳米管是金属的。在金属纳米管中，电子可以轻松移动到导带。如果导带的能级足够高以致其与价带之间存在能隙，则纳米管是半导体的。在这种情况下，电子需要额外的能量（例如光）来跳跃该间隙以移动到导带。

      显然，能够控制所生长的纳米管类型非常重要。目前大多数纳米管生产工艺都会产生金属纳米管和半导体纳米管。