המבנה הייחודי של צינורות פחמן קובע שיש לו תכונות פיזיקליות וכימיות מיוחדות רבות. קשרי C = C קוולנטיים המרכיבים צינורות פחמן הם הקשרים הכימיים היציבים ביותר בטבע, כך שלצינורות פחמן יש תכונות מכניות מצוינות מאוד. חישובים תיאורטיים מראים כי צינורות פחמן הם בעלי חוזק גבוה במיוחד וקשיחות רבה. הערך התיאורטי מעריך כי המודולוס של יאנג יכול להגיע ל- 5TPA.

המוליכות המצוינת של צינורות פחמן הופכת אותה למתאימה לציפויים אנטי-סטטיים, פולימרים מוליכים, גומי ואצוות אב מוליכים מוליכים. חוזק המתיחה של צינורות הפחמן בכיוון הצירי הוא פי 100 מזה של פלדה, ואילו המשקל הוא רק 1 / משקל הפלדה. 6. ניתן להשתמש בו במטריקס פולימרים ליצירת חומרים מורכבים מחוזקים וכן הלאה.

ניתן לשנות את המבנה החלול הננו הייחודי של צינורות פחמן, עם חלוקת גודל נקבובית מתאימה, מבנה ומורפולוגיה ייחודית ויציבה, במיוחד תכונות פני השטח, בשיטות שונות בהתאם לצרכים של אנשים, מה שהופך אותו למתאים כמוביל זרז חדש.