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    全球碳納米管行業現狀分析 應用范圍廣 市場需求量及規模呈增長態勢

    、碳納米管分類

    碳納米管,又名巴基管,是一種具有特殊結構的一維量子材料,其徑向尺寸為納米量級,軸向尺寸為微米量級,管子兩端基本上都封口。碳納米管主要由呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離,約0.34 nm,直徑一般為2~20 nm。

    根據石墨烯層數,碳納米管分為單壁碳納米管和多壁碳納米管兩類,其中單壁碳納米管較具優勢,具體體現在:結構簡單、化學性質穩定,添加量少、導電性優,彈性好、機械性能高。

    單壁碳納米管優勢

    優勢 簡介
    結構簡單、化學性質穩定 多壁碳納米管形成過程中層與層之間容易成為陷阱中心而捕獲各種缺陷,而單壁碳納米管結構簡單、均勻一致性好,且缺陷少、化學性質穩定。
    添加量少、導電性優 由于單壁碳納米管長度直徑比較高,其能夠在極低添加量下形成三維導電網絡。同時,單壁碳納米管有一-層碳原子,并根據空間的螺旋特性可表現出金屬或半導體性能。此外,其強大的碳碳鍵使得其能夠有更高的載流量,電流密度能夠高于銅等金屬1000倍以上。
    彈性好、機械性能高 單壁碳納米管具有更強的柔韌性,能夠更好的彎曲、扭曲或扭結,其彈性模量和抗拉強度顯著優于多壁碳納米管。
    導熱性好 單壁碳納米管的單位質量導熱系數高于多壁碳納米管,同時二者都能夠承受750°C以上的高溫。
    制成品顏色多樣 多壁碳納米管通過提高添加量來改善機械性能和導電性,這會影響產品表面質量和顏色,如其只能生產黑色材料。由于單壁碳納米管添加量普遍在0.01-0.1% ,因而能夠生產任何顏色以及透明導電材料。

    資料來源:觀研天下整理

    、碳納米管性能優勢及應用領域

    根據觀研報告網發布的《中國碳納米管行業發展深度分析與投資前景預測報告(2023-2030年)》顯示,碳納米管憑借最高的比強度、強柔韌性、良好的導電性、良好的導電性等特點,在商業化應用中的不同領域不斷推進,主要包括超級電容器、催化劑載體、儲氫材料、儲氫材料、質子交換膜(PEM)燃料電池、復合材料等。

    碳納米管性能優勢

    性能優勢 簡介
    最高的比強度 連接碳納米管中碳原子的共價鍵是自然界最穩定的化學鍵。碳納米管有極高的抗拉強度和彈性模量,與此同時,碳納米管的密度卻只有鋼的1/6,是目前可以制備出的具有最高比強度的材料。
    強柔韌性 碳納米管強度高卻不脆。彎曲碳納米管或在軸向對其施加壓力時,即使外力超過Euler強度極限或彎曲強度,碳納米管也不會斷裂,而是首先發生大角度彎曲,當外力釋放后,碳納米管又恢復原狀。
    良好的導電性 碳納米管的結構與石墨的片層結構相同,具有良好的導電性。碳納米管的電阻和其長度及直徑無關,電子通過碳納米管時不會產生熱量加熱碳納米管。電子在碳納米管中的傳輸就像光信號在光學纖維電纜中傳輸一樣,能量損失微小,是優良的電池導電劑。
    儲氫性能良好 碳納米管本身具有高比表面積,再經過處理后具有優異的儲氫能力。
    優越的嵌鋰特性 碳納米管的中空管腔、管與管之間的間隙、管壁中層與層之間的空隙及管結構中的各種缺陷,為鋰離子提供了豐富的存儲空間和運輸通道。
    化學穩定性 碳納米管化學性質穩定,具有耐酸性和耐堿性。在高分子復合材料中添加碳納米管可以提高材料本身的阻酸抗氧化性能。

    資料來源:觀研天下整理

    碳納米管應用領域

    應用領域 簡介
    超級電容器 碳納米管用作電雙層電容器電極材料。電雙層電容器既可用作電容器也可以作為一種能量存儲裝置。超級電容器可大電流充放電,幾乎沒有充放電過電壓,循環壽命可達上萬次,工作溫度范圍很寬。電雙層電容器在聲頻、視頻設備、調諧器、電話機和傳真機等通訊設備及各種家用電器中均可得到廣泛的應用。作為了電雙層電容器的電極材料,要求該材料結晶度高、導電性好、比外表積大、微孔大小集中在一定的范圍內。而目前一般用多孔炭作電極材料,不但微孔分布寬(國存儲能量有奉獻的孔不到30%),而且結晶度低、導電性差,導致容量小沒有適宜的電極材料,這是限制電雙層電容器在更廣闊范圍內使用的一個重要原因。碳納米管比外表積大、結晶度高、導電性好,微孔大小可通過合成工藝加以控制,因而是一種理想的電雙層電容器電極材料。
    催化劑載體 碳納米管材料比外表積大,外表原子比率大(約占總原子數的50%)。使體系的電子結構和晶體結構明顯改變表現出特別的電子效應和外表效應,如氣體通過碳納米管的擴散速度為了通過常規催化劑顆粒的上千倍,負載催化劑后可極大提升催化劑的活性。選擇性碳納米管作為納米材料家族的新成員,其特別的結構和外表特性、優異的儲氫水平和金屬及半導體導電性,使其在加氫、脫氫和擇型催化等反響中具有很大的應用潛力。碳納米管一旦在催化上獲得應用,可望極大提升反響的活性和選擇性,產生巨大的經濟效益。
    儲氫材料 吸附是氣體吸附質在固體吸附劑外表發生的行為,其發生的過程與吸附劑固體外表特征密切相關。對于納米粒子的吸附機理,目前普遍認為納米碳管的吸附作用主要是由于納米粒子碳管的外表羥基作用。納米碳管外表存在的羥基能夠和某些陽離子鍵合,從而到達表觀上對金屬離子或有機物產生吸附作用。
    質子交換膜(PEM)燃料電池 碳納米管燃料電池是最具開展潛力的新型汽車動力源,這種燃料電池通過消耗氫產生電力,排出的廢氣為水蒸氣,因此沒有污染。它與鋰離子電池及銳氫動力電池相比有巨大的優越性,可以用碳納米管儲氫材料儲氫后供給氫,也可通過分解氣油和其他碳氫化合物或直接從空氣中獲取氫給燃料電池提供氫源。
    復合材料 碳納米管除具有一般納米粒子的尺寸效應外,還具有力學強度大、柔韌性好、電導率高等獨特的性質,成為了聚合物復合材料理想的增加體,在化工、機械、電子、航空、航天等領域具有廣泛的應用。但由于碳納米管易聚集成束或纏繞,而且與其他納米粒子相比,其外表是相對“惰性”的,在常見的有機溶劑或聚合物材料中的分散度低,這極大地制約了其廣泛應用。因此,對碳納米管的外表進行改性已成為了聚合物/碳納米管復合材料的鉆研熱點之一。目前,國內外對碳納米管外表改性的鉆研主要是在其外表引入共價鍵和非共價鍵基團,例如采用外表化學反響改性、外表活性劑改性等,或采用聚合物分子對碳納米管進行包覆改性等方法。近年來,還指出了紫外線照射、等離子射線改性等處理方法外表改性的碳納米管,用丁聚合物復合材料可以顯著改善材料的力學性能、電性能和熱性能等。

    資料來源:觀研天下整理

    目前鋰電池為全球碳納米管最大下游市場,主要用于鋰電池導電劑和導電塑料,其中導電劑占比較高,超80%。

    目前鋰電池為全球碳納米管最大下游市場,主要用于鋰電池導電劑和導電塑料,其中導電劑占比較高,超80%。

    數據來源:觀研天下數據中心整理

    、碳納米管需求量及市場規模

    近年來全球碳納米管市場需求不斷提升,行業規模持續擴大。數據顯示,2019-2022年全球碳納米管粉體需求量由0.1萬噸增長至0.6萬噸,全球碳納米管漿料需求量由3萬噸增長至16萬噸;預計2025年全球碳納米管粉體需求量將達2.4萬噸,碳納米管漿料需求量將達59萬噸。

    近年來全球碳納米管市場需求不斷提升,行業規模持續擴大。數據顯示,2019-2022年全球碳納米管粉體需求量由0.1萬噸增長至0.6萬噸,全球碳納米管漿料需求量由3萬噸增長至16萬噸;預計2025年全球碳納米管粉體需求量將達2.4萬噸,碳納米管漿料需求量將達59萬噸。

    數據來源:觀研天下數據中心整理

    數據顯示,2019-2022年全球碳納米管粉體市場規模由5億元增長至15億元,全球碳納米管漿料市場規模由13億元增長至70億元;預計2025年全球碳納米管粉體市場規模將達60億元,碳納米管漿料市場規模將達224億元。

    數據顯示,2019-2022年全球碳納米管粉體市場規模由5億元增長至15億元,全球碳納米管漿料市場規模由13億元增長至70億元;預計2025年全球碳納米管粉體市場規模將達60億元,碳納米管漿料市場規模將達224億元。

    數據來源:觀研天下數據中心整理(zlj)

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    我國CMP拋光墊行業分析:市場規模持續擴大 國產企業破繭而出

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    我國電動叉車行業分析:銷量增速顯著 鋰電池叉車發展潛力大

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    2023年11月22日
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