碳纳米管是典型的一维纳米材料，具有较大的纵横比，其强度和纵横比是传统碳纤维的1O倍以上。理论上碳纳米管制备超强力学性能的复合材料是完全可行的。同时由于碳纳米管的长度为微米级，对复合材料的加工性能没有任何影响，用碳纳米管增强的聚合物复合材料可以用传统的塑料加工技术形成各种形状。实验发现碳纳米管的电导率可以高达1000～2000 S／cm，能够通过大的电流密度106 A／cm2，改善聚合物复合材料的导电性能。由于碳纳米管大的纵横比及相互之间形成的网络结构，在较低体积比时碳纳米管就可以提高聚合物的电导率，而不影响聚合物的其他性能。
在隐身材料中的应用
碳纳米管对红外和电磁波有隐身作用：纳米微粒尺寸远小于红外及雷达波波长，因此纳米微粒材料对这种波的透过率比常规材料要强得多，这就大大减少波的反射率；纳米微粒材料的比表面积比常规粗粉大3～4个数量级，对红外光和电磁波的吸收率也比常规材料大得多。碳纳米管具有弹性高、密度低、绝热性好、强度高、隐身性优越、红外吸收性好、疏水性强等优点，它可以与普通纤维混纺来制成防弹保暖隐身的军用装备。
在能源材料中的应用
储氢材料：按5人座的轿车行使500公里计算，需要3.1Kg的氢气，以正常的油箱体积计算，氢气的存储密度应有6.5%，目前的储氢材料都不能满足这一要求。碳纳米管由于其管道结构及多壁碳管之间的类石墨层空隙，使其成为有潜力的储氢材料，国外学者证明在室温和不到1bar的压力下，单壁碳管可以吸附氢气5%-10%。
根据理论推算和近期反复验证，普遍认为碳纳米管的可逆储/放氢量在5%左右，即使5%，也是迄今为止较好的储氢材料。
