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納米產(chǎn)業(yè)厚積薄發(fā)正當(dāng)時(shí)，細(xì)分市場都有哪些，你了解嗎？
文章來源：賢集網(wǎng)     更新時(shí)間：2022-06-22 14:23:56
20世紀(jì)末人類對微觀世界有了更深認(rèn)識，原來微觀世界別有洞天。美國著名物理學(xué)家費(fèi)曼憧憬說：“如果有一天可以按人的意志安排一個(gè)個(gè)原子，制造產(chǎn)品將會產(chǎn)生怎樣的奇跡?”納米機(jī)器人的誕生、納米科學(xué)技術(shù)的確立、納米碳管的發(fā)明與制作等等，隨著納米科技的一步步發(fā)展，費(fèi)曼提出的設(shè)想一步步變成現(xiàn)實(shí)。



諾貝爾化學(xué)獎獲得者、美國康奈爾大學(xué)的霍夫曼說：“納米技術(shù)是一種天才的方法，能夠?qū)Ω鞣N大小、性質(zhì)錯(cuò)綜復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。這是未來的方法，精確而且對環(huán)境保護(hù)十分有利。”



一、幾個(gè)有意思的例子



（1）抗菌劑。我們?nèi)粘Ｉ钪袝玫皆S多塑料制品，它們處于非常復(fù)雜的環(huán)境中，難免會產(chǎn)生各種細(xì)菌，因此亟需提高塑料的抗菌性。目前，可以采用一些納米級的抗菌劑，具有高效抗菌的同時(shí)，還能均勻地分散在塑料中，提高塑料制品的力學(xué)性能。



（2）工業(yè)催化劑。由于納米催化劑的尺寸更小，導(dǎo)致其比表面積更大，因此存在豐富的催化位點(diǎn)，是理想的催化劑。



（3）生命科學(xué)應(yīng)用。由于納米材料的尺寸足夠的小，能夠有效地穿透生命體中的屏障。這樣一來，可以應(yīng)用于藥物遞送、分子檢測、影像學(xué)研究等領(lǐng)域。



二、納米材料行業(yè)市場



整體市場情況：受技術(shù)需求雙輪驅(qū)動，產(chǎn)業(yè)較快增長



近年來，隨著納米材料生產(chǎn)技術(shù)的改良及下游需求增加的拉動，納米材料的市場規(guī)模呈現(xiàn)了較快的增長趨勢。中國納米材料產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模由2014年的481.3億元增長到了2018年的791.0億元，年復(fù)合增長率為13.2%。隨著下游市場需求進(jìn)一步擴(kuò)大以及相關(guān)技術(shù)的逐漸成熟，2020年起中國納米材料產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模增速有所提升.



細(xì)分市場一：碳納米管：主要應(yīng)用于鋰電池領(lǐng)域



碳納米管(CNT)是目前中國已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)應(yīng)用的主要納米材料材料之一，作為一種新型的碳結(jié)構(gòu)材料，其微觀外形呈同軸圓管狀，管壁為數(shù)層呈正六邊形結(jié)構(gòu)的碳原子。徑向尺寸(沿管)為微米量級，軸向尺寸(橫截面)為納米級，因此被稱為碳納米管。



高能量密度趨勢下，碳納米管憑借更優(yōu)的性能，滲透率在逐年提升。相較于炭黑，碳納米管具有更好的導(dǎo)電性能，同樣導(dǎo)電效果下用量僅為炭黑的1/6-1/2。尤其在高鎳三元正極材料和硅基負(fù)極材料導(dǎo)電性能相對較差的情況下，對碳納米管的需求在日益上升。



此外，碳納米管可以使鋰電池循環(huán)過程中保持良好的電子和離子傳導(dǎo)，在改善能量密度的同時(shí)大幅提升鋰電池的循環(huán)壽命。故碳納米管作為新型導(dǎo)電劑逐步應(yīng)用于鋰電池領(lǐng)域，用以提升鋰電池導(dǎo)電性能、循環(huán)壽命和能量密度。



市場現(xiàn)狀：下游產(chǎn)業(yè)調(diào)整導(dǎo)致短期產(chǎn)品供需失衡



近兩年中國新能源汽車市場由于補(bǔ)貼大幅退坡及其他因素影響，市場進(jìn)入短暫調(diào)整期，導(dǎo)致動力電池出貨量增速放緩，甚至出現(xiàn)下滑，這導(dǎo)致碳納米管導(dǎo)電劑出現(xiàn)短期供需失衡，但受益于技術(shù)升級的帶動，該材料市場增速表現(xiàn)好于下游鋰電池市場。同樣受益于動力電池市場規(guī)模需求的增長，近幾年碳納米管出貨量呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢。



細(xì)分市場二：石墨烯：進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵期



石墨烯(Graphene)是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料。是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一個(gè)碳原子厚度的二維碳納米材料。



由于石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能，故其在傳感器、聚合物納米復(fù)合材料、光電功能材料、藥物控制釋放等領(lǐng)域表現(xiàn)出眾多潛在的應(yīng)用前景。



市場規(guī)模：逐漸走向產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵期



目前，石墨烯產(chǎn)業(yè)已經(jīng)到了從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵時(shí)期，石墨烯產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為了中國新材料產(chǎn)業(yè)乃至制造業(yè)實(shí)現(xiàn)彎道超車的突破口。



中國石墨烯產(chǎn)業(yè)正處于市場導(dǎo)入期，產(chǎn)品尚未成熟，產(chǎn)業(yè)利潤率較低，但市場增長率較高。2018年以來，石墨烯粉體和薄膜的生產(chǎn)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。粉體方面，常州第六元素、青島昊鑫、寧波墨西等多家企業(yè)已擁有國內(nèi)領(lǐng)先的石墨烯粉體生產(chǎn)線。薄膜方面，長沙暖宇新材料科技公司年產(chǎn)量100萬平方米的石墨烯膜生產(chǎn)線已開建，預(yù)計(jì)建成后將成為國內(nèi)第二大石墨烯膜生產(chǎn)線。



細(xì)分市場三：納米級蒙脫土：產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級優(yōu)化逐步完成



納米蒙脫土(MMT)是一種納米級厚度的硅酸鹽片層黏土，其基本結(jié)構(gòu)單元系兩層硅氧四面體片中間夾一層鋁氧八面體片構(gòu)成的2：1型層狀結(jié)構(gòu)，四面體與八面體之間靠氧連接，形成厚度約1nm，長×寬為100nm×100nm的片層。



此結(jié)構(gòu)單元層比較松散，在外力或極性水分子的作用下，層間會產(chǎn)生相對運(yùn)動而膨脹或剝離，水分子或其他有機(jī)分子可以進(jìn)入層間，使其具有吸水膨脹性、高分散性、吸附性等。



另外，層間是水合的Na+、Ca2+等可交換的無機(jī)陽離子，蒙脫土四面體中的Si常被A13+替代，八面體中的Al3+常被Mg2+、Fe3+、Fe2+、Ni2+、Li+等替代，從而使層間產(chǎn)生弱的負(fù)電荷。



蒙脫土因其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)，可以解離成為納米片晶，通過有機(jī)陽離子交換反應(yīng)來調(diào)節(jié)蒙脫土片層的表面活性。MMT具有優(yōu)良的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性。



此外，蒙脫土具有良好的分散性能，可以廣泛應(yīng)用高分子材料產(chǎn)業(yè)作為納米聚合物高分子材料的添加劑，提高抗沖擊、抗疲勞、尺寸穩(wěn)定性及氣體阻隔性能等，從而起到增強(qiáng)聚合物綜合物理性能的作用，同時(shí)改善物料加工性能近年來，中國納米材料產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。



市場規(guī)模：呈波動上升趨勢



納米級蒙脫土在橡膠中應(yīng)用主要用于橡膠制品改性，主要包括氣密性，定伸引力和耐磨性、防腐性、耐侯性、耐化學(xué)性等方面的改善。通過加入少量(如3%-5%)的納米蒙脫土，可以使橡膠的強(qiáng)度、伸長率等性能大幅度提高，有的性能可提高數(shù)倍，可替代目前的白碳黑，甚至徹底取代傳統(tǒng)的碳黑及其它填料，大大減少污染，是二十一世紀(jì)橡膠工業(yè)的一場革命。



細(xì)分市場四：納米碳酸鈣：市場需求量逐步增長



納米碳酸鈣又稱超微細(xì)碳酸鈣，納米碳酸鈣是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種新型超細(xì)固體粉末材料，其粒度介于0.01~0.1μm之間。由于納米碳酸鈣粒子的超細(xì)化，其晶體結(jié)構(gòu)和表面電子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生了普通碳酸鈣所不具有的量子尺寸效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)和宏觀量子效應(yīng)。



納米碳酸鈣是最早實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工業(yè)化的納米材料之一，該市場已廣泛形成，材料應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，納米碳酸鈣應(yīng)用于塑料工業(yè)，橡膠工業(yè)，作為填料與補(bǔ)強(qiáng)之用，起到降低制品的成本與增強(qiáng)制品品質(zhì)的雙重功效：應(yīng)用于油墨產(chǎn)業(yè)、造紙業(yè)、涂料工業(yè)，作為填料使用，起到增稠防沉、提高產(chǎn)品性能以及降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本等多重功效。



市場現(xiàn)狀：市場需求量逐年增長



納米碳酸鈣在國外已有五十年的應(yīng)用歷史，廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、造紙、油墨、涂料、密封膠黏材料等產(chǎn)業(yè)。



據(jù)美國市場研究公司Grand View Research發(fā)布的《納米碳酸鈣市場分析及2016-2024年前景預(yù)測報(bào)告》顯示，2016-2024年全球納米碳酸鈣需求量年復(fù)合增長率為8.7%，塑料領(lǐng)域納米碳酸鈣用量占市場總量的20%以上。



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