Toplotna prevodnost diamanta doseže 2000 W/(m·K), kar je nižje kot pri grafenu, a veliko višje kot pri drugih materialih.Grafen prevaja elektriko, medtem ko diamant ne prevaja elektrike in je izolacijski material, zato je diamant bolj primeren za izolacijske aplikacije.

Diamant ima edinstvene termofizikalne lastnosti (ultra visoka toplotna prevodnost in koeficient raztezanja, ki ustreza polprevodniškim čipom), zaradi česar je prednostni substratni material za odvajanje toplote.Vendar ni enostavno pripraviti enega samega diamanta v blok, trdota diamanta je izjemno visoka, material diamantnega bloka pa je težko obdelati.Zato bo praktična uporaba uporabljena v substratnem materialu za odvajanje toplote v obliki "kompozitnega materiala s kovinsko matriko, ojačanega z diamantnimi delci" ali "kompozitnega materiala s kovinsko matriko CVD diamanta".Običajni kovinski matrični materiali vključujejo predvsem Al, Cu in Ag.

V skladu z raziskavo je bilo ugotovljeno, da se bo po zamenjavi 0,1 % vsebnosti borovega nitrida v termičnem kompozitnem materialu tipa poliheksametilen adipamida (PA66) z nano diamantom toplotna prevodnost materiala povečala za približno 25 %.Z nadaljnjim izboljševanjem lastnosti nanodiamantov in polimerov Carbodeon na Finskem ne samo ohranja prvotno toplotno prevodnost materiala, temveč tudi zmanjša porabo nanodiamantov med proizvodnim procesom za kar 70 %, kar močno zmanjša proizvodne stroške. .
Ta novi termični kompozitni material je razvil finski tehnološki raziskovalni center VTT, testiralo in preverilo pa ga je nemško podjetje 3M.

Za materiale z višjimi zahtevami glede toplotne prevodnosti je mogoče toplotno prevodnost močno izboljšati in izboljšati s polnjenjem 1,5 % nanodiamantov na 20 % toplotno prevodnega polnila.
Izboljšano nano-diamantno toplotno prevodno polnilo ne vpliva na električne izolacijske lastnosti in druge lastnosti materiala ter ne povzroča obrabe orodja in se pogosto uporablja v elektroniki, LED opremi in drugih področjih.