石墨烯和碳纳米管都是强度和韧性非常高的材料，石墨烯的是片状纳米结构，碳纳米管是管状纳米结构。石墨烯的强度是钢的倍，拉伸强度为GPa。等离子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度，平均模量可达到0.25TPa。石墨烯薄片组成的石墨纸拥有很多的孔，因而石墨纸显得很脆，经氧化得到功能化石墨烯，再由功能化石墨烯做成石墨纸则会异常坚固强韧。碳纳米管抗拉强度达到50~GPa,是钢的倍,密度却只有钢的1/6，甚至比常规石墨纤维高一个数量级;它的弹性模量可达1TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍。对于具有理想结构的单层壁的碳纳米管，其抗拉强度约GPa。碳纳米管的长径比超过了0:1，是理想的高强度纤维材料。碳纳米管的强度比同体积钢的强度高倍，重量却只有后者的1/7。碳纳米管的熔点是已知材料中最高的。

石墨烯的应用领域非常广泛，比如基础研究、传感器、晶体管、柔性显示屏、新能源电池、海水淡化、储氢材料、航空航天、感光元件、生物、复合材料等。碳纳米管建造出计算机原型，比基于硅芯片模式的计算机更小、更快且更节能。碳纳米管自身重量轻，具有中空的结构，可以作为储存氢气的优良容器，储存的氢气密度甚至比液态或固态氢气的密度还高。适当加热，氢气就可以慢慢释放出来。研究人员正在打算用碳纳米管制作轻便的可携带式的储氢容器。碳纳米管当磨具可以制备出纳米导线，碳纳米管也可以参杂在塑料等其他复合材料中，提高材料的物理特性。

碳纳米管是可以说成是卷曲的石墨烯，碳纳米管的长径比和抗拉强度都超越了石墨烯，而且耐高温强度也超越了石墨烯。当然石墨烯的物理特性也非常突出，可以制备出非常坚固的复合材料，尽管石墨烯和碳纳米管比差距依然不小，但是材料中的佼佼者。石墨烯是片状，碳纳米管是管状，两种材料都可以作为未来太空天梯的理想材料。只不过石墨烯需要把片状材料卷起来，形成管状，而且需要制备足够长度的石墨烯，我国石墨烯倒是全球产业化了，不知道能否制备出比百公里的长度。碳纳米管只需要制备足够长度就可以了，目前技术手段还达不到通往太空几百公里的长度。石墨烯也是除了碳纳米管之外比较理想的太空天梯材料，而且已经有了成熟的工业化生产技术了。未来廉价太空旅游就全靠这两种材料了，碳纳米管是两种材料中最为理想的。