ท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) เป็นวัสดุนาโนแบบท่อที่เกิดขึ้นจากการม้วนกราไฟท์เป็นชั้นๆ พวกมันมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่หลากหลาย ทำให้นำไปใช้อย่างกว้างขวางในด้านวัสดุศาสตร์และนาโนเทคโนโลยี ประการแรก CNT แสดงคุณสมบัติทางกลที่สูงมาก โดยมีความต้านทานแรงดึงสูงถึง 50–150 GPa และโมดูลัสของ Young ถึงระดับ 1 TPa -สูงกว่าเหล็กหลายสิบเท่า- ในขณะที่ยังคงความหนาแน่นและความยืดหยุ่นต่ำ ดังนั้นจึงแสดงให้เห็นถึงผลการเสริมแรงที่ดีเยี่ยมในวัสดุคอมโพสิตและโครงสร้าง
CNT ยังแสดงการนำไฟฟ้าและความร้อนที่ยอดเยี่ยมอีกด้วย ท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังชั้นเดียว-มีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนสูง โดยแสดงคุณสมบัติของโลหะหรือเซมิคอนดักเตอร์ ค่าการนำไฟฟ้าสามารถนำไปใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ วัสดุผสมที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า และเซ็นเซอร์ได้ ท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังหลาย-สามารถนำความร้อนได้ที่ 3000–3500 W/m·K ทำให้มีความสำคัญอย่างยิ่งในวัสดุการจัดการความร้อนและคอมโพสิตที่มีการนำความร้อนสูง
CNT มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูงและมีเสถียรภาพทางเคมี ท่อนาโนแต่ละอันมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงไม่กี่นาโนเมตร แต่สามารถมีความยาวได้ตั้งแต่หลายไมโครเมตรถึงมิลลิเมตร ส่งผลให้มีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดใหญ่ ทำให้มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมในการดูดซับ การเร่งปฏิกิริยา และวัสดุกักเก็บพลังงาน นอกจากนี้ CNT ยังมีความเสถียรต่อรีเอเจนต์สารเคมีส่วนใหญ่ ทนทานต่ออุณหภูมิและการกัดกร่อนที่สูง ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานระยะยาว-ในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน
