中国碳纳米管行业特点及发展历程分析

• 冯少杰 2024年5月9日 来源：中研网 1031 65
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一、碳纳米管行业定义

碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2-20nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种，其中螺旋型的碳纳米管具有手性，而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性。

碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。

二、碳纳米管行业特点分析

据中研普华产业研究院发布的《2024-2029年中国碳纳米管市场深度分析及发展前景预测报告》分析，碳纳米管可以看作是石墨烯片层卷曲而成，因此按照石墨烯片的层数可分为：单壁碳纳米管(或称单层碳纳米管，Single-Walled Carbon Nanotubes，SWCNTs)和多壁碳纳米管(或多层碳纳米管，Multi-Walled Carbon Nanotubes，MWCNTs)，多壁管在开始形成的时候，层与层之间很容易成为陷阱中心而捕获各种缺陷，因而多壁管的管壁上通常布满小洞样的缺陷。与多壁管相比，单壁管直径大小的分布范围小，缺陷少，具有更高的均匀一致性。单壁管典型直径在0.6-2nm，多壁管最内层可达0.4nm，最粗可达数百纳米，但典型管径为2-100nm。

碳纳米管依其结构特征可以分为三种类型：扶手椅形纳米管(Armchair form)，锯齿形纳米管(Zigzag form)和手性纳米管(Chiral form)。碳纳米管的手性指数(n，m)与其螺旋度和电学性能等有直接关系，习惯上n>=m。当n=m时，碳纳米管称为扶手椅形纳米管，手性角(螺旋角)为30°;当n>m=0时，碳纳米管称为锯齿形纳米管，手性角(螺旋角)为0°;当n>m≠0时，将其称为手性碳纳米管。

根据碳纳米管的导电性质可以将其分为金属型碳纳米管和半导体型碳纳米管：当n-m=3k(k为整数)时，碳纳米管为金属型;当n-m=3k±1，碳纳米管为半导体型。

按照是否含有管壁缺陷可以分为：完善碳纳米管和含缺陷碳纳米管。

按照外形的均匀性和整体形态，可分为：直管型，碳纳米管束，Y型，蛇型等。

关于管壁缺陷对碳纳米管力学性质的影响规律也值得引起关注，这也将有助于进一步认识碳纳米管及其复合材料。由于碳纳米管制造工艺的限制，碳纳米管中含有大量的各种缺陷，如原子空位缺陷(单原子或多原子空位)和Stone-Thrower-Wales(STW)型缺陷等。

尽管碳纳米管独特的性能赋予其在多领域应用的潜力，但透明导电膜、超级电容器、导电墨水等新型产品的生产工艺仍未成熟，而高强度“超级纤维”等材料主要小范围应用于航空航天、军工等高精尖行业，因此上述产品或材料距离大面积工业商用仍需一段较长的时间。

三、碳纳米管行业发展历程

碳纳米管于1991年被日本电子公司的饭岛博士发现。1996年，日本的昭和电工在川崎建成了时间上世界上第一个商业化生产碳纳米管的工厂，年产能20吨，标志着碳纳米管商业化生产的开端。

商业化尝试阶段(2006-2007年)：大规模的商业化尝试始于2006～2007年间，这段时间有大量的企业入局碳纳米管的生产，比较知名的包括阿科玛和Nanocyl。行业内现有玩家也着力扩大规模：昭和电工将其碳纳米管产能扩大到每年100吨;CNI公司和Unidym公司合并，成为碳纳米管领域的巨头。

行业过热发展(2009-2010年)：行业于2009～2011年进入过热阶段，欧洲的拜耳、阿科玛和Nanocyl掀起了一轮增产竞赛。以拜耳为例，到2010年，其碳纳米管产能比2007年增加了近600%。随后便是过剩产能的出清，昭和电工于2012年关闭了一座生产双壁碳纳米管的工厂，拜耳更是于2013年宣布退出碳纳米管生产。

良性复苏阶段(2017年至今)：在技术成熟度曲线上，目前碳纳米管产业已经走过了过热期和低谷期，进入复苏良性发展的阶段。行业进入了为期约3年的低谷期后，直到电动汽车的推广行业才迎来转机，进入了良性复苏的阶段。国内的碳纳米管企业也在此时进入了快速发展阶段，截止2019年，已经有三顺纳米、天奈科技和德方纳米3家碳纳米管企业上市。

更多碳纳米管行业深度分析，请点击查看中研普华产业研究院发布的《2024-2029年中国碳纳米管市场深度分析及发展前景预测报告》。

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