Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) sind röhrenförmige Nanomaterialien, die durch das Aufrollen von Graphitschichten entstehen. Sie verfügen über eine Reihe einzigartiger physikalischer und chemischer Eigenschaften, die sie in der Materialwissenschaft und Nanotechnologie weit verbreitet machen. Erstens weisen CNTs extrem hohe mechanische Eigenschaften auf, mit Zugfestigkeiten von 50–150 GPa und einem Elastizitätsmodul von 1 TPa, -zehnmal höher als Stahl-bei gleichzeitig geringer Dichte und Flexibilität. Daher zeigen sie hervorragende Verstärkungseffekte in Verbund- und Strukturmaterialien.
CNTs weisen außerdem eine außergewöhnliche elektrische und thermische Leitfähigkeit auf. Einwandige Kohlenstoffnanoröhren verfügen über eine hohe Elektronenmobilität und weisen metallische oder halbleitende Eigenschaften auf. Ihre elektrische Leitfähigkeit kann in elektronischen Geräten, leitfähigen Verbundwerkstoffen und Sensoren genutzt werden. Mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen können eine Wärmeleitfähigkeit von 3000–3500 W/m·K erreichen, was sie zu entscheidenden Materialien für das Wärmemanagement und Verbundwerkstoffen mit hoher Wärmeleitfähigkeit macht.
CNTs besitzen eine hohe spezifische Oberfläche und chemische Stabilität. Einzelne Nanoröhren haben einen Durchmesser von nur wenigen Nanometern, können jedoch Längen von mehreren Mikrometern bis Millimetern erreichen, was zu einer riesigen spezifischen Oberfläche führt. Dies verleiht ihnen eine hervorragende Leistung bei Adsorptions-, Katalyse- und Energiespeichermaterialien. Darüber hinaus sind CNTs gegenüber den meisten chemischen Reagenzien stabil, beständig gegen hohe Temperaturen und Korrosion und eignen sich daher für den langfristigen Einsatz in komplexen Umgebungen.
