Tepelná vodivosť diamantu dosahuje 2000W/(m·K), čo je menej ako u grafénu, ale oveľa vyššie ako u iných materiálov.Grafén vedie elektrinu, zatiaľ čo diamant nevedie elektrinu a je to izolačný materiál, takže diamant je vhodnejší na izolačné aplikácie.

Diamant má jedinečné termofyzikálne vlastnosti (ultra vysoká tepelná vodivosť a koeficient rozťažnosti zodpovedajúci polovodičovému čipu), vďaka čomu je preferovaným substrátovým materiálom odvádzajúcim teplo.Nie je však jednoduché pripraviť jeden diamant do bloku a tvrdosť diamantu je extrémne vysoká a materiál diamantového bloku je ťažko spracovateľný.Preto sa praktická aplikácia uplatní v substrátovom materiáli na rozptyl tepla vo forme "kompozitného materiálu s kovovou matricou vystuženého diamantovými časticami" alebo "kompozitného materiálu s diamantovou/kovovou matricou CVD".Bežné kovové matricové materiály zahŕňajú hlavne Al, Cu a Ag.

Podľa výskumu sa zistilo, že po nahradení 0,1 % obsahu nitridu bóru v tepelnom kompozitnom materiáli typu polyhexametylénadipamid (PA66) nano-diamantom sa tepelná vodivosť materiálu zvýši o približne 25 %.Ďalším zlepšovaním vlastností nano-diamantov a polymérov Carbodeon vo Fínsku nielen zachováva pôvodnú tepelnú vodivosť materiálu, ale tiež znižuje spotrebu nano-diamantov počas výrobného procesu až o 70 %, čím výrazne znižuje výrobné náklady. .
Tento nový tepelný kompozitný materiál bol vyvinutý fínskym VTT Technology Research Center a testovaný a overený nemeckou spoločnosťou 3M.

Pre materiály s vyššími požiadavkami na tepelnú vodivosť možno tepelnú vodivosť výrazne zlepšiť a zlepšiť vyplnením 1,5 % nanodiamantov na 20 % tepelne vodivého plniva.
Vylepšené nano-diamantové tepelne vodivé plnivo nemá žiadny vplyv na elektrické izolačné vlastnosti a ďalšie vlastnosti materiálu a nespôsobuje opotrebovanie nástrojov a je široko používané v elektronike, LED zariadeniach a iných oblastiach.