Električna svojstva
P elektroni atoma ugljika u CNT formiraju opsežne delokalizirane π veze. Zbog značajnog efekta konjugacije, ugljične nanocijevi posjeduju neka jedinstvena električna svojstva.
CNT imaju jednodimenzionalnu šuplju cijevnu strukturu, sa zidovima cijevi sastavljenim od jednog ili više slojeva grafenskih ploča. Promjer cijevi je na nanometarskoj skali, a dužina na mikrometarskoj skali, što rezultira ogromnim omjerom širine i visine. Njihova svojstva variraju u zavisnosti od načina na koji su listovi grafena smotani, pokazujući metalna ili poluprovodnička svojstva.
Mehanička svojstva
Budući da atomi ugljika u CNT-ima usvajaju sp2 hibridizaciju, u poređenju sa sp3 hibridizacijom, s orbitalna komponenta u sp2 hibridizaciji je veća, dajući ugljičnim nanocijevima visok modul i veliku čvrstoću.
CNT pokazuju odlična mehanička svojstva. Njihova vlačna čvrstoća doseže 50-200 GPa, 100 puta veća od čelika, dok je njihova gustoća samo 1/6 gustoće čelika, barem za red veličine veća od konvencionalnih grafitnih vlakana. Njihov modul elastičnosti može doseći 1 TPa, što je uporedivo sa dijamantom, i otprilike 5 puta više od čelika.
Toplotna provodljivost
CNT posjeduju izvrsna svojstva prijenosa topline. Zbog svog vrlo velikog omjera širine i visine, CNT pokazuju visoke performanse izmjene topline duž svoje dužine, ali relativno niže performanse izmjene topline okomito na njihov prečnik. Kroz odgovarajuću orijentaciju, ugljenične nanocevi se mogu sintetisati u visoko anizotropne toplotno provodljive materijale.
Adsorpcijska svojstva
CNT posjeduju izuzetno veliku specifičnu površinu i jak kapacitet adsorpcije; oni takođe pokazuju dobra svojstva apsorpcije elektromagnetnih talasa.
