Углеродные нанотрубки (УНТ) были впервые официально названы в 1991 году. Углеродные нанотрубки научного класса представляют собой бесшовные кристаллы нанотрубок, образованные слоями керлинга графита. Согласно количеству графитовых слоев, их можно разделить в одностенные трубки, двухстенные трубки и мульти-стенные трубки. Благодаря различным углам «скручивания» графита углеродные нанотрубки могут образовывать стул-образные, Z-образные или хиральный структуры.
Углеродные нанотрубки научного класса обладают уникальными физическими и химическими свойствами. Например, с точки зрения проводимости углеродные нанотрубки могут быть металлическими или полупроводниковым. Даже разные части одной и той же углеродной нанотрубки будут демонстрировать разную проводимость из-за разных структур. Более того, проводимость углеродных нанотрубок тесно связана с их диаметром и хиральностью. Считается, что углеродные нанотрубки являются 7-мерным проводником. Исследования показали, что пропускная способность углеродных нанотрубок в тысячу раз больше, чем у медных проводов. Другим примером является то, что углеродные нанотрубки обладают превосходными механическими свойствами. Хотя его удельный вес составляет 1/6 от удельного веса стали, его прочность в 100 раз больше, чем у стали. Поскольку углеродные нанотрубки обладают чрезвычайно высокой прочностью, они считаются конечной формой волокна и фазы армирования с высоким отношением прочности к весу. Благодаря своей особой структуре он также обладает хорошей гибкостью, упругостью и защитой от искажений.
Кроме того, научно-исследовательские углеродные нанотрубки обладают многими свойствами, такими как хорошая химическая стабильность, высокая термическая стабильность, хорошая осевая теплопроводность, низкотемпературная сверхпроводимость, характеристики поглощения электромагнитных волн и хорошая адсорбция. Результаты прикладных исследований показывают, что, основываясь на превосходных электрических и механических свойствах углеродных нанотрубок, углеродные нанотрубки могут широко использоваться в высокотехнологичных областях, таких как энергетика, материалы и науки о жизни. Например, он может быть использован в качестве нового типа армирующего материала, электронных компонентов, стелс-материалов, новых материалов для хранения водорода, носителей катализатора и электродных материалов и т. д., среди которых он имеет потенциал в применении электроники и композитных материалов. Преимущество использования углеродных нанотрубок для подготовки композитных материалов заключается в том, что их легко обрабатывать и формировать, а поскольку углеродные нанотрубки имеют низкую плотность и высокое соотношение сторон, их объемное содержание может быть значительно уменьшено по сравнению со сферическими наполнителями.
Углеродные нанотрубки являются еще одним вариантом элементарного углерода, кроме графита, алмаза, Аморфный углерод и фуллерен. Здесь атомы углерода расположены в гексагональной форме. Эта структура эквивалентна свернутому слою моноатомного или многоатомного графита, так что образуется полый цилиндр диаметром обычно несколько нанометров и длиной не более нескольких миллиметров. В принципе, проводится различие между многослойными углеродными нанотрубками и одностенными углеродными нанотрубками, которые также обычно сокращаются до MWNT и SWNT в литературе (с английского: многослойные нанотрубки и одностенные нанотрубки). Из-за сил Ван-дер-Ваальса углеродные нанотрубки демонстрируют сильную тенденцию к агрегированию в пучки, поэтому они должны быть развязаны/рассеяны высокими сдвиговыми силами во время процесса экструзии, не заставляя их сильно сокращаться.