Elektrische Eigenschaften
Die p-Elektronen von Kohlenstoffatomen in CNTs bilden umfangreiche delokalisierte π-Bindungen. Aufgrund des erheblichen Konjugationseffekts besitzen Kohlenstoffnanoröhren einige einzigartige elektrische Eigenschaften.
CNTs haben eine eindimensionale hohle röhrenförmige Struktur, wobei die Röhrenwände aus einzelnen oder mehreren Schichten von Graphenschichten bestehen. Der Röhrendurchmesser liegt im Nanometerbereich und die Länge im Mikrometerbereich, was zu einem enormen Seitenverhältnis führt. Ihre Eigenschaften variieren je nach der Art und Weise, wie die Graphenschichten aufgerollt werden, und weisen metallische oder halbleitende Eigenschaften auf.
Mechanische Eigenschaften
Da die Kohlenstoffatome in CNTs im Vergleich zur sp3-Hybridisierung eine sp2-Hybridisierung annehmen, ist die s-Orbitalkomponente bei der sp2-Hybridisierung größer, was den Kohlenstoffnanoröhren einen hohen Modul und eine hohe Festigkeit verleiht.
CNTs weisen hervorragende mechanische Eigenschaften auf. Ihre Zugfestigkeit erreicht 50-200 GPa, das Hundertfache der von Stahl, während ihre Dichte nur 1/6 der von Stahl beträgt, also mindestens eine Größenordnung höher als bei herkömmlichen Graphitfasern. Ihr Elastizitätsmodul kann 1 TPa erreichen, vergleichbar mit dem von Diamant, und etwa fünfmal so hoch wie der von Stahl.
Wärmeleitfähigkeit
CNTs verfügen über hervorragende Wärmeübertragungseigenschaften. Aufgrund ihres sehr großen Aspektverhältnisses weisen CNTs entlang ihrer Länge eine hohe Wärmeaustauschleistung auf, senkrecht zu ihrem Durchmesser jedoch eine relativ geringere Wärmeaustauschleistung. Durch geeignete Ausrichtung können Kohlenstoffnanoröhren zu hoch anisotropen wärmeleitenden Materialien synthetisiert werden.
Adsorptionseigenschaften
CNTs besitzen eine extrem große spezifische Oberfläche und ein starkes Adsorptionsvermögen; Sie weisen außerdem gute Absorptionseigenschaften für elektromagnetische Wellen auf.
