Il materiale con la maggiore resistenza alla trazione è la fibra di nanotubi di carbonio. È anche il materiale più rigido conosciuto, con un modulo elastico tremendamente alto, il che significa che non si allunga facilmente. I nanotubi di carbonio possono essere visualizzati come fogli di grafene arricciati in cilindri larghi appena una molecola.
Questi cilindri possono avere pareti singole (SWNT o nanotubi di carbonio a parete singola) o pareti multiple (MWNT o nanotubi di carbonio a parete multipla). I nanotubi di carbonio a parete multipla sono stati misurati come il materiale con la maggiore resistenza alla trazione di tutti, misurando 63 GPa (gigapascal) per i test su scala atomica, ben al di sotto del massimo teorico di 300 GPa. Gli scienziati non sono ancora stati in grado di produrre questa resistenza alla trazione in materiali sfusi, sebbene il lavoro sia in corso e sembri probabile il successo finale.
A differenza dei nanotubi di carbonio, l’acciaio ad alto tenore di carbonio ha una resistenza alla trazione di circa 1.2 GPa. La fibra di nanotubi di carbonio sfusa è stata creata con una resistenza alla trazione di 1.6 GPa, che è la resistenza alla trazione più elevata di qualsiasi fibra, naturale o artificiale, di oltre un ordine di grandezza. Ulteriori miglioramenti di un altro ordine di grandezza sembrano plausibili nei prossimi decenni. La fibra di nanotubi di carbonio è così forte che un cavo lungo 50,000 km (31,070 miglia) della fibra potrebbe essere esteso dalla superficie terrestre in un’orbita geosincrona e non si spezzerebbe. Questo concetto è noto come ascensore spaziale.
Nel maggio 2007, i ricercatori finanziati dalla Marina degli Stati Uniti sono riusciti a realizzare nanotubi di carbonio con una lunghezza superiore a 2 mm, la più lunga mai realizzata. Il rapporto lunghezza-larghezza di questi nanotubi è di circa 900,000 a 1. La Marina è comprensibilmente interessata alle fibre con la massima resistenza alla trazione possibile, poiché utilizza le funi per numerosi scopi come l’ormeggio, il fissaggio del carico, ecc. Fibre più resistenti consentirebbero l’immersione ROV (veicoli azionati a distanza) per pesare di più, viaggiare più in profondità ed essere legati in modo più affidabile alle loro stazioni base, rilevante alla luce di un ROV giapponese da 15 milioni di dollari, tra i più avanzati al mondo, che è stato recentemente perso nel corso di un forte tempesta. Quindi le fibre con la maggiore resistenza alla trazione aumenterebbero la nostra capacità di esplorare i fondali oceanici.
Benefici simili potrebbero propagarsi in tutti i domini dell’ingegneria e del design. I ponti potrebbero essere resi molto più resistenti, se la fibra di nanotubi di carbonio diventasse più accessibile. Attualmente costa centinaia o migliaia di dollari al grammo, ma il costo è diminuito esponenzialmente negli ultimi anni.