في صفيحة الجرافيت ترتبط ذرات الكربون بثلاث ذرات مجاورة أخرى عبر رابطة كيميائية تشكل شبكة اشبه بقرص العسل المستوي. بسبب هذه الروابط التساهمية القوية، يُعرف الجرافيت بأنه أقوى مادة وبالتالي فإن الأنابيب النانوية الكربونية عالية القوة للغاية الألياف. لكسر أنبوب نانوي، عليك أن تكسر الروابط، الأمر الذي يتطلب الكثير من الطاقة. الأنابيب النانوية الكربونية هي أقوى العناصر وأكثرها صلابة على المستوى النانوي على سبيل المثال، SWCNTS أكثر صلابة من الفولاذ ومقاومة جدًا للقوى الفيزيائية علاوة على ذلك، عندما يتم الضغط على طرف CNT، فإنه لا يتضرر، ولكنه ينحني فقط ويعود إلى حالته الأصلية عند إزالة القوة. علاوة على ذلك، فقد ثبت أن الأنابيب النانوية الكربونية هي إضافات جيدة للمواد المركبة لأنها تزيد القوة وتقلل الوزن نظرا لكونها قوية وخفيفة الوزن ومرنة، فإن الأنابيب النانوية الكربونية مرشحة واعدة جدًا كمجسات في الفحص المجهري وأنواع مختلفة من المعدات مثل الأعمدة ونعال الأحذية ومضارب البيسبول والدراجات تصبح خصائص النقل الحراري مهمة جدًا عند حجم يتم تقليل الأجهزة الإلكترونية والميكانيكية إلى ميكرونات والمقياس النانوي هذه الإدارة الحرارية في أجهزة النانو مهمة جدًا لمجموعة واسعة من تطبيقات الأنابيب النانوية الكربونية في العمل النظري والتجريبي، أظهرت الأنابيب النانوية الكربونية موصلية حرارية عالية جدًا. تشير أعمال البحث الحديثة إلى أن الموصلية الحرارية لأنابيب الكربون النانوية تصل إلى 6600 واط / مللي كلفن في درجة حرارة الغرفة. مع ذلك، من المتوقع أن تعزيز الأنابيب النانوية لمركبات البوليمر قد يعزز الخصائص الحرارية والميكانيكية الحرارية لمركبات البوليمر. كما نعلم، عند درجة حرارة معتدلة يظهر الماس والجرافيت أعلى موصلية حرارية. ومع ذلك، لم يتم عمل الكثير فيما يتعلق باستكشاف الخصائص الحرارية لأنابيب الكربون النانوية بسبب الصعوبات التكنولوجية في إعداد أنابيب نانوية عالية الجودة ومحددة جيدًا.