Sự tỡm ra CNTs cú sức thu hỳt lớn khụng chỉ đơn giản vỡ cấu trỳc của nú mà cũn vỡ những đặc tớnh khỏc lạ. CNTs thể hiện đặc tớnh cơ, nhiệt, điện hiếm cú do cấu trỳc cú tớnh trật tự cao và liờn kết π là chủ đạo giữa cỏc nguyờn tử C. Cỏc CNTs cú thuộc tớnh dẫn điện kiểu kim loại cú khả năng dẫn điện nhƣ đồng và lại cú thuộc tớnh dẫn điện kiểu bỏn dẫn
29
nhƣ silicon hoặc tốt hơn vỡ độ linh động cao của cỏc hạt mang điện [41]. Phộp đo độ dẫn điện chỉ ra rằng CNTs cú tớnh chất điện dị hƣớng, sự truyền điện song song với phƣơng của trục cỏc bon mạnh hơn phƣơng vuụng gúc trục và sự dịch chuyển điện tớch của liờn ống cỏc bon bị giới hạn vỡ cú điện trở tiếp xỳc. Sự truyền điện dọc cỏc ống nano cú thuộc tớnh kim loại đƣợc cho là khụng bị tỏn xạ cho phộp ống cỏc bon dẫn điện tốt và tỏa ra lƣợng nhiệt nhỏ. Sự cú mặt của cỏc khuyết tật là nguyờn nhõn của sự tỏn xạ, do đú làm giảm độ dẫn điện của CNTs. Với cỏc MWNTs, vỡ tƣơng tỏc yếu giữa cỏc ống nờn cỏc ống phớa ngoài dẫn điện là chủ yếu (mặc dự cỏc vỏch phớa trong cũng tham gia). Cỏc SWNTs thƣờng cú ớt khuyết tật hơn cỏc MWNTs, nhiệt độ dẫn điện thấp và cú sự kết hợp của cỏc trạng thỏi điện tử trờn khoảng cỏch hàng trăm nano một, nờn SWNTs đƣợc coi là dõy lƣợng tử. Một đặc điểm thỳ vị khỏc của CNTs là cú khả năng pha tạp, tạo sự xen kẽ của cỏc kim loại kiềm và nhúm halogen. Sự xen kẽ tạo nờn sự dịch chuyển điện tớch: tạo nờn ống nano pha tạp loại n đối với kim loại kiềm (nhƣờng electron) và ống nano pha tạp loại p đối với nhúm halogen (nhận electron). Cỏc CNTs đƣợc pha tạp thể hiện tớnh dẫn điện cao hơn ớt nhất một lần của cỏc CNTs chƣa pha tạp. Cỏc CNTs cú cơ tớnh đặc biệt, chỳng vừa cú tớnh cứng vừa cú tớnh đàn hồi, CNTs cứng hơn thộp 100 lần với hệ số Young lớn đến 1 TPa và cú khả năng uốn cong mà khụng bị phỏ vỡ.
Ngoài cỏc tớnh chất cơ và điện đặc biệt, cỏc CNTs cũn dẫn nhiệt tốt, dị hƣớng với từ trƣờng và cú diện tớch bề mặt lớn, khối lƣợng riờng nhỏ. Độ dẫn nhiệt của MWNTs ở nhiệt độ phũng lớn hơn 3000 W/m.K cao hơn cả kim cƣơng và grafit (2000 W/m.K). CNTs cú tiềm năng trong ứng dụng về từ trƣờng bởi đặc tớnh tự sắp xếp chớnh nú dƣới trƣờng tỏc dụng, điều này là do tớnh dị hƣớng với từ trƣờng và độ nhạy cảm ứng dọc trục ống lớn hơn phƣơng vuụng gúc với trục ống. Do cú kớch thƣớc nano nờn CNTs cú diện tớch bề mặt rất lớn (10 – 20 m2/g với MWNTs, cao hơn grafit nhƣng thấp hơn than hoạt tớnh xốp). Hơn nữa, CNTs vƣợt trội hơn hẳn kim loại trong những ứng dụng cần khối lƣợng riờng nhỏ và độ chống mài mũn cao.
Mặc dự cú cơ tớnh tốt nhƣng khụng cú nghĩa là CNTs khụng thể phỏ hủy, nhƣ khi rung siờu õm trong thời gian dài thỡ cú khả năng phỏ vỡ cỏc CNTs thành những sợi cỏc bon hay phƣơng phỏp nghiền bi cú thể làm ngắn cỏc MWNTs. Ngoài ra, hạt xỳc tỏc cũn dƣ đƣợc biết là cú ảnh hƣởng đển độ ổn định của cỏc CNTs. Ánh sỏng đốn flash của camera đƣợc chứng minh là làm chỏy SWNTs. Hiện tƣợng cũng xảy ra tƣơng tự khi ta đặt SWNTs dƣới nguồn vi súng (2,45 GHz).
Cú nhiều phƣơng phỏp chế tạo CNTs nhƣ phƣơng phỏp pha khớ, hồ quang điện và ăn mũn laze. Trong phƣơng phỏp pha khớ, lắng đọng hơi húa học là quỏ trỡnh trong đú cỏc khớ hydrocarbon trải qua quỏ trỡnh nhiệt phõn trờn một bề mặt núng đƣợc phủ lớp xỳc tỏc. Phƣơng phỏp chế tạo CNTs sử dụng quỏ trỡnh HiPco cũng đƣợc ỏp dụng, quỏ trỡnh này tƣơng tự nhƣ quỏ trỡnh lắng đọng hơi húa học, ngoại trừ việc sử dụng khớ CO dƣới ỏp suất
30
cao làm nguồn cỏc bon. Khụng giống cỏc ống nano đƣợc sắp xếp ngẫu nhiờn, những ống nano đƣợc sắp xếp theo hàng cú ớch cho nhiều ứng dụng nhƣ màn trỡnh chiếu phẳng. Vỡ cỏc ống nano đƣợc sắp xếp theo hàng trải qua quỏ trỡnh phõn tỏn cỏc ống dễ dàng khi cú tỏc dụng của lực kộo, do đú chỳng là vật liệu tốt cho tổng hợp vật liệu composite mà cần độ phỏt tỏn cao trong nền polyme [159].
Sản phẩm phụ của quỏ trỡnh tổng hợp CNTs bao gồm: cỏc bon vụ định hỡnh, cỏc hạt cỏc bon và chất xỳc tỏc cũn dƣ. Mặc dự đạt đƣợc về khối lƣợng tổng hợp CNTs, nhƣng vẫn cũn những cản trở liờn quan đến việc tinh chế CNTs. Việc tinh chế khụng đơn giản, cỏc bƣớc xử lý để loại bỏ cỏc hạt xỳc tỏc kim loại hay cỏc bon vụ định hỡnh thƣờng dẫn đến việc chức năng húa hoặc tạo cỏc khuyết tật trờn cấu trỳc của CNTs.