Nanoröhren sind hohle, zylindrische 1D-Nanomaterialien mit Durchmessern typischerweise im Bereich weniger Nanometer und Längen bis in den Millimeterbereich. Ihre Wand besteht aus einer oder mehreren geschlossenen, meist kristallinen Schichten (single-walled, multi-walled). Die prominenteste Klasse sind Kohlenstoffnanoröhren (CNT), daneben existieren zahlreiche anorganische Systeme wie TiO₂-, Titanat-, Zirkonia- oder WS₂-Nanoröhren.

Die Eigenschaften von Nanoröhren werden durch chemische Zusammensetzung, Chiralität, Wandzahl und Defektdichte bestimmt. Einwandige Kohlenstoffnanoröhren können je nach Chiralität metallisch oder halbleitend sein. Mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren (MWCNT) zeigen hohe elektrische Leitfähigkeit, extreme axiale Zugfestigkeiten (>50 GPa) und Elastizitätsmoduli im TPa-Bereich. Anorganische Nanoröhren wie WS₂- oder TiO₂-Röhren bieten zusätzliche Funktionalitäten, z. B. Festschmier- oder Photokatalyseigenschaften.

Herstellungsverfahren umfassen chemische Gasphasenabscheidung (CVD), Vorlage-vermittelte Synthesen (z. B. anodische Oxidation zur Erzeugung von TiO₂-Nanoröhren), Hydrothermal- bzw. Solvothermalsynthesen und Templateprozesse. Prozessparameter steuern Durchmesser, Wandzahl, Ausrichtung und Defekte und sind damit kritisch für reproduzierbare Werkstoffeigenschaften.

In der Werkstofftechnik werden Nanoröhren als Verstärkungsphase in Polymer-, Metall- und Keramikverbunden, als leitfähige Netzwerke in Elektrodenmaterialien (Batterien, Superkondensatoren), in Sensorik/Aktorik sowie als Funktionsschichten in Membranen eingesetzt. Zentrale Herausforderungen sind die kontrollierte Dispergierung, Grenzflächenbindung zur Matrix, Skalierbarkeit der Synthese und die Bewertung von Gesundheits- und Umweltaspekten.