多家企业不约而同“瞄准”碳纳米管，千亿级新材料，究竟有多厉害？

在北京化工大学、和美国阿克伦大学读完本硕博之后，林志伟历经三站博士后研究。他利用 DNA 首次实现了单壁碳纳米管的可控有序修饰。对于发展超导材料和量子材料，将起到重要的推进作用。

超导材料、量子材料等性能独特的变革性材料，被认为具备解决人类当前面临的信息、能源、量子计算等重大问题的可能，甚至有望推动下一次产业革命。

碳纳米管属于一维纳米材料，具有高强度和高导电导热性的优秀性能，其下游应用主要涵盖新能源汽车产业、3C数码产业、半导体产业、电力基础设施等领域。

碳纳米管重量轻，六边形结构连接完美，具有许多优异的力学性能、导电性能和化学性能。具体而言，碳纳米管的电导率高达108 S•m -1 ，是铜金属的一万倍；常温下热导率通常在 3000 W•(m•K)-1 以上，远超其它金属材料；碳纳米管密度仅为钢的1/6，但抗拉强度却是钢的100倍，最高可达200Gpa；弹性模量达1.34Tpa，与金刚石相当，是钢的5倍。除此之外，碳纳米管还具有弹性高、比表面积大、稳定性好和抗疲劳性能等。

碳纳米管的大规模商业应用需求最主要来自锂电池和导电塑料领域，其中来自锂电池的需求超过80%。那么碳纳米管为什么能被誉为“崛起的千亿级新材料”呢？

1、碳纳米管替代传统导电剂“加速”

近日，天奈科技发布公告，拟投资约30亿元建设天奈科技西部基地项目，建设碳纳米管及相关复合产品生产项目以及天奈科技成都研发中心。

该项目一期分两个阶段建设：一阶段拟建设年产5000吨多壁碳纳米管及800吨氢气（副产）；二阶段拟建设年产5000吨多壁碳纳米管及800吨氢气（副产）；项目二期拟建年产10000吨碳纳米管及相关复合产品生产项目。另外成都研发中心也主要开展碳纳米管在半导体领域及其他多元化应用领域的研究与开发。

无独有偶，4月，道氏技术发布公告，其子公司格瑞芬与兰州新区管委会签署《碳材料项目合同书》，拟新设控股子公司投建年产5000吨碳纳米管粉体、3万吨碳纳米管浆料（含相关产业链配套）和15万吨硅碳、石墨负极材料及石墨化加工生产项目。

根据规划，该项目总投资60亿元，分两期建设，一期计划于今年5月底开工，建设周期16个月；二期计划于2024年1月底开工，建设周期14个月。

同月，黑猫股份公告，拟出资4500万元设立全资子公司黑猫高材，建设“年产5000吨碳纳米管粉体及配套产业一体化项目”，总投资约6.8亿元，分三期建设。

中科纳米总投资1.5亿元年产5000吨碳纳米管项目落地，分三期投资建设。

而在今年1月，锂电龙头企业宁德时代也通过入股的方式布防碳纳米管业务。其旗下全资子公司问鼎投资成为东恒新能源股东之一。

据了解，东恒新能源主要从事纳米材料和新能源材料产品的开发、应用与销售，其主要产品包括碳纳米管导电浆料、锂离子电池石墨烯、锂离子电池石墨烯和碳纳米管导电浆料的融合研发。

多家企业不约而同“瞄准”碳纳米管领域，无疑是看中了其未来市场的“潜力”。

2、碳纳米管的性能优势

最高的比强度： 连接碳纳米管中碳原子的共价键是自然界最稳定的化学键。碳纳米管有极高的抗拉强度和弹性模量，与此同时，碳纳米管的密度却只有钢的1/6，是目前可以制备出的具有最高比强度的材料。

强柔韧性： 碳纳米管强度高却不脆。弯曲碳纳米管或在轴向对其施加压力时，即使外力超过Euler强度极限或弯曲强度，碳纳米管也不会断裂，而是首先发生大角度弯曲，当外力释放后，碳纳米管又恢复原状。

良好的导电性： 碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，具有良好的导电性。碳纳米管的电阻和其长度及直径无关，电子通过碳纳米管时不会产生热量加热碳纳米管。电子在碳纳米管中的传输就像光信号在光学纤维电缆中传输一样，能量损失微小，是优良的电池导电剂。

储氢性能良好： 碳纳米管本身具有高比表面积，再经过处理后具有优异的储氢能力。

优越的嵌锂特性： 碳纳米管的中空管腔、管与管之间的间隙、管壁中层与层之间的空隙及管结构中的各种缺陷，为锂离子提供了丰富的存储空间和运输通道。

化学稳定性：碳纳米管化学性质稳定，具有耐酸性和耐碱性。在高分子复合材料中添加碳纳米管可以提高材料本身的阻酸抗氧化性能。

3、新能源汽车带来的机遇

新能源汽车市场飞速发展，对动力电池倍率性、低温性、快充性以及能量密度要求不断提高，与传统导电剂相比，碳纳米管导电剂能显著提升电池性能。

GGII数据显示，2021年中国锂电池用导电剂粉体出货同比增长109%，达2.1万吨，其中常规导电剂出货量（不含复合导电剂）为1.8万吨，碳纳米管粉体导电剂（含其复合导电剂）出货量同比增长60%，为0.3万吨，折合碳纳米管导电浆料达7.8万吨（以4%固含量折算），成为导电剂市场中增长最为强劲的部分。

进入2022年，碳纳米管市场更是趋好。行业预计，2022年有望成为硅碳负极产业化元年。随着硅碳负极需求的增长，碳纳米管等配套材料有望同步受益。

另外，4680大圆柱电池产业化提速，也将在很大程度上提升碳纳米管的市场需求。

GGII预计，2022年中国碳纳米管导电浆料出货量将突破12万吨，至2025年将突破32万吨，成为锂电池导电剂领域中成长性最高的种类，加快对传统导电剂的替代。

值得一提的是，虽然目前碳纳米管市场集中度较高，主要集中在天纳科技、青岛昊鑫、三顺纳米（被卡博特收购）之间，但真正的竞争格局还未形成。

作为下一个细分领域行业风口，碳纳米管市场或将重新进行洗牌，拥有技术、资金、供应链等优势的企业，将有望占据竞争高地，乘风而起。