El material con mayor resistencia a la tracción es la fibra de nanotubos de carbono. También es el material más rígido conocido, con un módulo elástico tremendamente alto, lo que significa que no se estira fácilmente. Los nanotubos de carbono se pueden visualizar como láminas de grafeno enrolladas en cilindros de solo una molécula de ancho.
Estos cilindros pueden tener paredes simples (SWNT o nanotubos de carbono de pared simple) o paredes múltiples (MWNT o nanotubos de carbono de paredes múltiples). Los nanotubos de carbono de paredes múltiples se han medido como el material con mayor resistencia a la tracción de todos, midiendo 63 GPa (gigapascales) para pruebas a escala atómica, muy por debajo del máximo teórico de 300 GPa. Los científicos aún no han podido producir esta resistencia a la tracción en materiales a granel, aunque el trabajo está en curso y parece probable un éxito eventual.
A diferencia de los nanotubos de carbono, el acero con alto contenido de carbono tiene una resistencia a la tracción de aproximadamente 1.2 GPa. La fibra de nanotubos de carbono a granel se ha creado con una resistencia a la tracción de 1.6 GPa, que es la mayor resistencia a la tracción de cualquier fibra, natural o artificial, en más de un orden de magnitud. Otras mejoras de otro orden de magnitud parecen plausibles en las próximas décadas. La fibra de nanotubos de carbono es tan fuerte que un cordón de fibra de 50,000 km de largo (31,070 millas) podría extenderse desde la superficie de la Tierra a una órbita geosincrónica y no se rompería. Este concepto se conoce como ascensor espacial.
En mayo de 2007, investigadores financiados por la Marina de los Estados Unidos lograron fabricar nanotubos de carbono con una longitud superior a 2 mm, la más larga hasta ahora. La relación largo-ancho de estos nanotubos es de aproximadamente 900,000 a 1. Es comprensible que la Marina esté interesada en fibras con la mayor resistencia a la tracción posible, ya que utiliza cuerdas para numerosos propósitos, como amarre, sujeción de carga, etc. Las fibras más fuertes permitirían sumergirse ROV (vehículos operados a distancia) para pesar más, viajar más profundo y estar más confiablemente conectados a sus estaciones base, relevante a la luz de un ROV japonés de $ 15 millones, entre los más avanzados del mundo, que recientemente se perdió en el transcurso de un tormenta fuerte. Por lo tanto, las fibras con la mayor resistencia a la tracción aumentarían nuestra capacidad para explorar los fondos oceánicos.
Similar benefits could propagate into all domains of engineering and design. Bridges could be made much stronger, if carbon nanotube fiber became more affordable. Currently it costs hundreds or thousands of dollars per gram, but the cost has been falling exponentially in recent years.