超越现有材料极限的万能基材-碳纳米管

       说起碳基材料，最为人所熟知的是石墨烯，被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家曾经预言石墨烯将“彻底改变21世纪”，为此中国国内也曾掀起了一阵投资热浪。之所以石墨烯的大火烧了这么多年，一是石墨烯的发现者获得诺贝尔奖；更关键的，其实是因为石墨烯的研发和小批量制备门槛极低，氧化剥离或者物理剥离的设备简单、资金投入少、项目启动简易。不过硬核科技的发展都是艰苦卓绝的，石墨烯至今为止没有不可替代的市场应用，工业化大规模制备无法成形。全球范围内，前期投入巨资搭建的石墨烯平台都距离设想差别巨大，整个石墨烯材料的发展处于相对停滞状态。

       图1 碳基材料  

图2 石墨烯结构图

       虽然科学界普遍认为未来的材料是碳基的世界，但是石墨烯发展的沉默无疑给这一领域蒙上了一层迷雾，材料科研人员为此执着地在这一无人区不断摸索，最近2、3年碳纳米管的工业化崛起成为这一领域探索的航标灯。

       碳纳米管是由卷起的单层或多层碳原子片（石墨烯）组成的圆柱形分子，是一种具有特殊结构的一维量子材料。为此，碳纳米管本身拥有石墨烯的多项主要材料特征和性能优越性，决定了它无论在物理、化学还是材料科学领域都有重大的发展潜力。

图3 碳纳米管结构图

图4碳纳米管的性能优势

       借助锂电池新能源汽车在国内的蓬勃发展，碳纳米管开辟出了自己最首要的工业化大规模应用——锂电池超高性能导电剂。这是解决锂离子电池能效比、续航能力、快速充放电、循环使用寿命等关键性能的材料，因其自身特有的材料特性突破了现有材料的应用性能极限，具有不可替代性。从百吨级到千吨级的放大为整个产业的发展解决了关键的新材料认知、工艺技术实践、设备配套以及关键性能标准建设，碳纳米管正在带领碳基材料走出生命周期中风险最高的幼稚期，步入成长期，并逐步展现出千亿级的市场潜力。

图5 碳纳米管浆料

图6 碳纳米管锂离子电池

       碳纳米管作为最有前景的二十大新材料之一、唯一的“科幻”碳基材料领军，具备优异电学、力学、热学性能的纳米材料，在信息技术、生命科学、新型复合材料、航天航空及能源等领域逐步开拓出广阔的应用前景。据高工产研锂电研究所(GGII)调研和预计，在未来五年，全球碳纳米管导电剂浆料（碳纳米管导电剂浆料里含有3-5%的碳纳米管，其余是溶剂NMP）需求量将保持40.8%的年复合增长速度，2022年需求量将达12万吨，2023年需求量将达19.06万吨。国内碳纳米管导电剂市场，随着动力电池产业的快速增长，预计到2022年将达到45亿元的国内市场。

 图7 碳纳米管的应用领域

       随着锂电池高镍正极、硅基负极和固态电池等新技术应用规模扩大，碳纳米管的应用会爆发式增长，单是在锂电池领域就会成为每年百亿级的市场。而锂电池导电剂的应用只是碳纳米管产业化的“冰山一角”，是市场认知碳纳米管的第一步。碳纳米管在触摸屏、晶体管、生物医疗、太阳能光伏电池、轮胎、燃料电池、药物输送、储氢、高分子材料、电容器、复合材料等会有更广阔市场，会持续突破多个百亿级的市场，创建一个千亿级市场的产业。

       但是目前国内多壁碳纳米管可规模化制备的厂家有限，总体产量偏低，在碳纳米管规模化应用方面受限。其中大展纳米一直以来坚持科研投入和可靠的工业放大，逐步推动碳纳米管在各大应用领域的应用实践，目前已经成为国内国际多壁碳纳米管产量最大的生产基地，同时也是碳管品种最为齐全、应用领域最为广泛领先的新材料供应商。为碳纳米管的工业化大规模发展逐步奠定技术、应用基础，公司坚信未来的市场发展机会与潜力，深耕市场，厚积薄发，为碳纳米管与碳基材料的明天而奋斗！