Vào những năm cuối của thế kỷ 20, các nghiên cứu tiên phong của Iijima [3,4] về vật liệu carbon dạng ống có kích thước đường kính cỡ nano mét đã nhận được sự quan tâm rất lớn của nhiều nhà khoa học trong nhiều các lĩnh vực khác nhau. Thông thường, ống nano các-bon (carbon nanotube) và (dạng số nhiều) các ống nano các- bon sẽ lần lượt được viết tắt là CNT và CNTs. Hiện nay có hai loại CNT chính, đó là ống nano các-bon đơn vách (single walled carbon nanotube) và ống nano các-bon đa vách (multi-walled carbon nanotube) thường được viết tắt lần lượt là SWCNT và MWCNT [5]. Cấu trúc SWCNT gồm một phiến đơn graphene được cuộn một cách hoàn hảo, tức là liền mảnh và không có đường nối, để tạo thành một ống hình trụ với đường kính cỡ nm (nano-mét) và chiều dài lên đến cỡ vài cm (xăng-ti-mét). Cấu trúc MWCNT gồm một dãy các trụ như thế được tạo thành sao cho các trụ có chung một
trục đối xứng và cách nhau khoảng 0.35 nm, tương tự như sự ngăn cách giữa các mặt phẳng cơ sở trong than chì (gra-phit). Cấu trúc đa vách MWCNT có thể có các đường kính từ 2 đến 100 nm và các chiều dài khoảng hàng chục lầnm(micro-mét).
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng CNT có nhiều đặc tính ưu việt vượt trội hơn so với các loại vật liệu đã từng biết trước đây. Theo các kết quả công bố của các nhà khoa học vật lý và vật liệu [5–11] và được tổng hợp trong các bài báo tổng quan của Thostenson và các cộng sự [5,6] và Coleman cùng các cộng sự [7], CNTs có các đường kính trong khoảng từ 1 đến 100 nm và có chiều dài lên đến cỡ cm. Điều này cho thấy tỷ lệ kích thước chiều dài trên đường kính ống của CNTs là rất lớn mà gần như không có một loại vật liệu nào trước đây có thể tồn tại dưới dạng kích thước này. Hơn nữa, CNTs rất nhẹ với khối lượng riêng rất thấp, khoảng cỡ 1300 kg/m3 (trong khi khối lượng riêng của chì, sắt, nhôm, kẽm và đồng lần lượt là 11300, 7800, 2700, 7000, và 8900 kg/m3) và có các mô đun đàn hồi cực kỳ cao. Cụ thể, theo các số liệu nghiên cứu cả về mặt lý thuyết và thực nghiệm [5–7], mô đun đàn hồi theo phương dọc của CNTs lớn hơn 1 TPa (Têra-Pascal) (mô đun đàn hồi của kim cương là 1.2 TPa), tức là cao hơn rất nhiều so với mô đun đàn hồi của thép (khoảng 0.21 TPa) và cao hơn đáng kể so với mô đun đàn hồi của các sợi các-bon (carbon fibres). Tuy nhiên, đặc tính ưu việt một cách khác biệt của CNTs đó là độ bền. Theo kết quả đã được công bố trong các nghiên cứu [5–7], độ bền chịu kéo cao nhất đã đo được đối với một CNT là 63 GPa (Giga-Pascal), tức là cao gấp khoảng 10-100 lần so với độ bền chịu kéo của thép cường độ cao (vào khoảng 0.61 GPa) và cũng cao hơn hẳn so với độ bền chịu kéo của các sợi các-bon. Ngay cả loại yếu nhất của CNTs cũng có độ bền chịu kéo vào khoảng vài GPa. Bên cạnh các tính chất cơ học khác thường này, CNTs còn sở hữu các tính chất điện và nhiệt rất cao. Cụ thể, theo nhiều kết quả công bố được tổng hợp lại trong [5,6], độ ổn định nhiệt của CNTs lên đến 2800 oC trong chân không, tính dẫn nhiệt cao khoảng gấp đôi so với kim cương và khả năng mang dòng điện cao hơn so với các sợi dây đồng khoảng 1000 lần.