中國碳納米管行業(yè)發(fā)展前景及市場規(guī)模分析

• 2022年2月14日 WuYaNan來源：互聯(lián)網(wǎng) 306 12
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碳納米管市場的醫(yī)療領(lǐng)域細(xì)分為透皮給藥、癌癥治療、蛋白質(zhì)組學(xué)等(心臟自主調(diào)節(jié)、血小板活化、組織再生等)，將碳納米管與生物系統(tǒng)一起使用可以帶來醫(yī)學(xué)進(jìn)步，尤其是診斷、生物傳感、藥物輸送和疾病治療。

中國碳納米管行業(yè)發(fā)展前景及市場規(guī)模分析

碳作為一種半導(dǎo)體材料，市場發(fā)展?jié)摿薮?。碳納米管可用于電子與半導(dǎo)體、儲能、化學(xué)材料和聚合物、醫(yī)療、結(jié)構(gòu)復(fù)合材料及其他領(lǐng)域。半導(dǎo)體性碳納米管具有大長徑比、無懸鍵表面、高載流子遷移率、室溫彈道輸運(yùn)等獨(dú)特結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)異電學(xué)性質(zhì)，因而被認(rèn)為是十納米以下高性能、低功耗晶體管溝道材料的有力候選。碳納米管的導(dǎo)電屬性取決于其螺旋(手性)結(jié)構(gòu)，通常制備出的碳納米管為金屬性和半導(dǎo)體性碳納米管的混合物。

近年來碳納米管的結(jié)構(gòu)控制生長與手性分離研究取得了較大進(jìn)展，但單根碳納米管的手性及導(dǎo)電屬性調(diào)控仍是本領(lǐng)域研究的關(guān)鍵和難點(diǎn)。

碳納米材料形成了廣泛的化合物類別，包括石墨烯、富勒烯、碳納米管、碳納米纖維等。碳納米管薄膜與金屬薄膜不同，這些高導(dǎo)電薄膜重量輕且柔韌，因此可用于各種電子設(shè)備，例如電磁屏蔽、調(diào)制器、天線、輻射熱計等。2020年，全球碳納米管的市場規(guī)模已超過50億元，未來隨著碳納米管在醫(yī)療、航空航天與國防、涂料和其他應(yīng)用領(lǐng)域的需求和使用不斷增加，預(yù)計2026年全球碳納米管的市場規(guī)模將超過100億元。

我國碳納米管生產(chǎn)流程

碳納米管的制備方法大體上分為兩個階段：包括碳納米管初生長和進(jìn)一步純化;核心工藝為催化劑條件下的化學(xué)氣相沉積(CVD，Chemical Vapor Deposition)碳納米管粉體的主要生產(chǎn)工藝流程如下：

(1)催化劑制備：該步驟為碳納米管生產(chǎn)的核心步驟，催化劑生產(chǎn)的質(zhì)量、性能將直接影響后續(xù)產(chǎn)出的碳納米管質(zhì)量。Fe/Co和Ni等納米過渡金屬催化劑在CNT生長過程中具有較高的催化活性及緩和的生長條件，是常用的CNT催化劑材料;另一方面，除材料配方外，碳納米管的直徑很大程度依賴于納米催化劑顆粒的大小。因此包括催化劑的材料配方、粒徑大小、一致性控制等，均是碳納米管生產(chǎn)的核心工藝難點(diǎn)。

(2)CVD碳納米管生長：將催化劑放入碳納米管反應(yīng)器，再將甲烷或丙烯(碳?xì)浠衔?、氫氣(抑制徑向生長)、氮?dú)獾劝匆欢ū壤?、氣流速度?dǎo)入，在高溫條件下生長得到碳納米管粗粉。其中CVD碳納米管連續(xù)生產(chǎn)工藝以及相關(guān)設(shè)備均是核心技術(shù)難點(diǎn)，各廠家均建立了相對應(yīng)設(shè)備專利體系。

(3)CNT純化工序(去除無定型碳以及金屬雜質(zhì))：不同型號產(chǎn)品需要經(jīng)過不同的純化工序，其中高溫氧化主要除去碳納米管粗粉中無定形碳雜質(zhì);酸洗提純、石墨化主要除去碳納米管粗粉中的催化劑金屬雜質(zhì)。碳納米管粗粉經(jīng)過純化工序后得到碳納米管純粉。

(4)粉碎：最后，將碳納米管純粉放入粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，制備得到分散性較好的碳納米管粉體。

(5)碳納米管導(dǎo)電漿料生產(chǎn)：由于碳納米管粉分散性差、容易發(fā)生團(tuán)聚，導(dǎo)致在應(yīng)用過程中導(dǎo)電、導(dǎo)熱性等大幅不及預(yù)期，目前的主流工藝是在將CNT粉體與NMP、分散劑等進(jìn)行混合，以漿料形式向下游客戶銷售。①按照一定比例將分散劑和溶劑(NMP或去離子水)進(jìn)行攪拌，使得分散劑與溶劑充分融合，隨后加入一定比例的碳納米管粉體，充分?jǐn)嚢杈鶆蛑撂技{米管粉體在溶劑中預(yù)分散。②將預(yù)分散好的漿料投入砂磨機(jī)進(jìn)行分散，制備得到分散均勻的碳納米管導(dǎo)電漿料。

碳納米管在醫(yī)療領(lǐng)域未來增速最快

醫(yī)療領(lǐng)域碳納米管應(yīng)用數(shù)量未來幾年將是各應(yīng)用領(lǐng)域中增速最快的。碳納米管市場的醫(yī)療領(lǐng)域細(xì)分為透皮給藥、癌癥治療、蛋白質(zhì)組學(xué)等(心臟自主調(diào)節(jié)、血小板活化、組織再生等)，將碳納米管與生物系統(tǒng)一起使用可以帶來醫(yī)學(xué)進(jìn)步，尤其是診斷、生物傳感、藥物輸送和疾病治療。

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