本文核心數據:中國納米材料市場規模；碳納米管；石墨烯；納米蒙脫土；納米碳酸鈣的市場數據
工業概況
1，定義:超細顆粒物質
從廣義上講，納米材料是以納米尺度範圍內的三維空間中至少有壹個維度或以該尺度範圍內的物質為基本結構單元的超細顆粒材料的總稱。壹般認為，納米材料應該包括兩個基本條件:
2.產業鏈分析:產業鏈龐大。
納米材料產業鏈的上遊是原材料和設備的供應。設備主要包括粉碎、混合/分散、測試等與納米材料制備加工相關的設備。
產業鏈的中遊是納米材料的生產和制備，包括納米粉體、納米薄膜、納米纖維和納米塊體，以及納米復合粉體、納米磁性液體、納米塗層材料、納米改性纖維和金屬/陶瓷/塑料基體等納米復合材料。
產業鏈下遊包括電子信息、新能源、生物醫藥、建築化工、服裝紡織、節能環保、結構增強等領域的應用。
產業發展歷程:產業進入快車道
在工程上，納米材料的制備和應用歷史至少可以追溯到1000年前。例如，在中國古代，燃燒蠟燭產生的煙霧被用來制造納米炭黑，納米炭黑被用來制造墨水和染料。經分析，中國銅鏡表面的防銹層是納米二氧化錫膜。1990之前，納米產業處於奠基階段，1990之後，納米材料與技術進入快速發展階段。請參考美國國家科學技術委員會納米科學、工程與技術分會主席M.C.Roco在美國2002年NSF研討會上發表的觀點。具體開發過程如下:
工業發展現狀
1.行業總體情況:在技術需求的推動下，行業發展迅速。
近年來，隨著納米材料生產技術的提高和下遊需求的增加，納米材料的市場規模呈現快速增長趨勢。根據弗羅斯特&；
沙利文數據顯示，中國納米材料產業市場規模從2065，438+08年的481.3億元增長到2065，438+08年的791.0億元，年復合增長率為13.2%。隨著下遊市場需求的進壹步擴大和相關技術的逐漸成熟，2019年以來，中國納米材料行業市場規模增速有所上升。展望未來，根據納米材料產業的市場發展情況，初步預計20216.2年中國納米材料產業市場規模將達到1241.5億元。
2.細分市場1:碳納米管:主要用於鋰電池領域
-性能和應用:優異的導電性。
碳納米管(CNT)是目前我國已應用於工業生產的主要納米材料之壹。作為壹種新型碳結構材料，其微觀形貌為同軸圓管，管壁由數層碳原子組成，具有規則的六邊形結構。徑向尺寸(沿管)為微米，軸向尺寸(橫截面)為納米，故稱碳納米管。
隨著高能量密度的趨勢，碳納米管的滲透率因其更好的性能而逐年增加。與炭黑相比，碳納米管具有更好的導電性，在同樣的導電效果下，用量僅為炭黑的1/6-1/2。特別是在高鎳三元正極材料和矽基正極材料導電性相對較差的情況下，對碳納米管的需求越來越大。此外，碳納米管可以在鋰電池循環過程中保持良好的電子和離子傳導，提高能量密度，大大提高鋰電池的循環壽命。因此，碳納米管作為壹種新型導電劑，逐漸應用於鋰電池領域，以提高鋰電池的導電性、循環壽命和能量密度。
市場現狀:碳納米管已進入“黃金時代”
隨著新能源汽車市場的快速發展，對動力電池的倍率、低溫、快充和能量密度的要求不斷提高。與傳統導電劑相比，碳納米管導電劑可以顯著提高電池性能。在高能量密度鋰電池需求的推動下，碳納米管導電漿料的出貨量將保持高增長趨勢。GGII數據顯示，2021中國碳納米管導電漿料出貨量為7.8萬噸，同比增長62.5%，2016-2021出貨量年復合增長率為41%。2022年，碳納米管市場漸入佳境。業內預測，2022年有望成為矽碳陽極產業化元年。隨著矽碳陽極需求的增加，碳納米管等支撐材料有望同時受益。GGII預測，2022年中國碳納米管導電漿料出貨量將超過654.38+0.2萬噸，2025年將超過32萬噸，成為鋰電池導電劑領域增長最快的類型，加速傳統導電劑的替代。
3.細分市場二:石墨烯:進入產業化關鍵期
-性能和應用:廣泛的潛在應用領域。
石墨烯是壹種由碳原子組成的單層片狀結構的新材料。它是由sp2雜化軌道的碳原子組成的蜂窩狀晶格的六方平面薄膜，是只有壹個碳原子厚度的二維碳納米材料。
石墨烯因其優異的導熱性和力學性能，在傳感器、聚合物納米復合材料、光電功能材料、藥物控制釋放等領域顯示出許多潛在的應用前景。
-市場規模:逐步走向產業化關鍵期。
目前，石墨烯產業已經到了從實驗室走向產業化的關鍵時期，成為中國新材料產業乃至制造業實現彎道超車的突破口。
中國石墨烯產業正處於市場導入期，產品不成熟，利潤率低，但市場增長率高。2018以來，石墨烯粉體和薄膜的生產規模進壹步擴大。粉體方面，常州第六元素、青島浩鑫、寧波磨溪等多家企業已經擁有國內領先的石墨烯粉體生產線。薄膜方面，長沙暖宇新材料科技公司年產654.38+0萬平方米石墨烯薄膜生產線已開工，建成後有望成為全國第二大石墨烯薄膜生產線。
2015年至2018年，我國石墨烯產業處於快速發展期。據中國經濟信息社統計，2015年石墨烯市場規模僅為6億元，中國石墨烯產業20111000億元，復合增長率為117%。
石墨烯行業經過快速發展，從2019開始進入快速穩定發展期，增速下降。據CGIA和CCID統計，2065.438+09年中國石墨烯規模達到6543.8+02億元。受疫情影響，2020年石墨烯市場增速下降，石墨烯市場規模達到6543.8+03.5億元，同比增速為6543.8+02.5%，較前幾年明顯放緩。
2021年，新冠肺炎疫情對石墨烯行業的影響仍將持續。此外，下遊無法實現規模化應用，生產中的企業也未能形成穩定的盈利模式。地方政府和企業對石墨烯的投資也變得更加謹慎。石墨烯產業發展進入平臺期，產業規模增速持續放緩。據初步統計，市場規模約為1480億元。
4.細分市場三:納米蒙脫土:產業結構升級優化逐步完成。
納米高分子聚合物材料的添加劑。
納米蒙脫土是壹種具有納米厚度的矽酸鹽層狀粘土。它的基本結構單元是2: 1層狀結構，由兩層二氧化矽四面體片夾著壹個鋁氧八面體組成。四面體和八面體由氧連接，形成厚度約1nm，長×寬100 nm × 100。這種結構單元層比較疏松，在外力或極性水分子的作用下，層會因相對運動而膨脹或剝離，水分子或其他有機分子可進入層內，使其吸水膨脹，高度分散，具有吸收性。此外，夾層為水合Na+、Ca2+等可交換無機陽離子，蒙脫石四面體中的Si常被A13+取代，八面體中的Al3+常被Mg2+、Fe3+、Fe2+、Ni2+、Li+等取代。，從而在層間產生微弱的負電荷。
蒙脫土由於其獨特的層狀結構，可以解離成納米片晶，通過有機陽離子交換反應可以調節蒙脫土片晶的表面活性。蒙脫土具有優異的力學性能、熱穩定性和尺寸穩定性。此外，蒙脫土具有良好的分散性，因此可廣泛用作聚合物工業中納米高分子材料的添加劑，以提高抗沖擊性、耐疲勞性、尺寸穩定性和氣體阻隔性，從而增強聚合物的綜合物理性能，改善材料的加工性能。近年來，我國納米材料產業的基礎設施建設規模不斷擴大。
-市場規模:波動上升趨勢。
納米蒙脫土在橡膠中的應用主要用於橡膠制品的改性，包括氣密性、拉伸強度、耐磨性、耐腐蝕性、耐候性和耐化學性的提高。通過添加少量的納米蒙脫土(如3%-5%)，可以大大提高橡膠的強度和伸長率，有些性能可以提高數倍，可以替代目前的白炭黑，甚至完全替代傳統的炭黑等填料，大大減少汙染。這是21世紀橡膠工業的壹場革命。目前，中國橡膠的消費量正在增加。縱觀2015-2021年我國合成橡膠的供需變化，結合納米蒙脫土的滲透率(按4%計算)，預測2015-2021年我國納米蒙脫土的市場需求將繼續上升。
5.細分市場4:納米碳酸鈣:市場需求逐漸增加。
-性能和應用:新型超細固體粉末材料
納米碳酸鈣又稱超細碳酸鈣，是20世紀80年代發展起來的壹種新型超細固體粉末材料，其粒徑在0.01 ~ 0.1微米之間..由於納米碳酸鈣顆粒的超細化，其晶體結構和表面電子結構發生了變化，產生了普通碳酸鈣不具備的量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀量子效應。
納米碳酸鈣是最早實現工業化生產的納米材料之壹。市場已經廣泛形成，材料應用領域廣泛。納米碳酸鈣在塑料工業和橡膠工業中用作填料和增強劑，具有降低產品成本和提高產品質量的雙重作用；用作油墨行業、造紙行業、塗料行業的填料，具有增稠、防沈降、提高產品性能、降低產品生產成本的多重功效。
——市場地位:國內企業綜合競爭實力不斷提升。
納米碳酸鈣在國外已有50年的使用歷史，廣泛應用於橡膠、塑料、造紙、油墨、油漆、密封膠等行業。
2016-2019年，納米碳酸鈣市場需求穩步增長，2019年全球納米碳酸鈣市場需求約為2645萬噸。據美國市場研究公司大觀稱
據Research發布的《2016-2024年納米碳酸鈣市場分析及前景預測報告》顯示，2016-2024年全球納米碳酸鈣需求年復合增長率為8.7%，納米碳酸鈣在塑料中的消費量占市場總量的20%以上。根據這份報告。
根據View Research預測的趨勢，2021年全球對納米碳酸鈣的需求約為31.34萬噸。
詳細分析我國納米碳酸鈣的市場情況，國外企業憑借強大的R&D能力、穩定可靠的產品質量、精良的儀器和良好的品牌口碑，占據了國內大部分高端市場，價格普遍高出國內同類產品1-3倍。近年來，國內企業綜合競爭實力不斷提升，壹批實力雄厚的本土企業相繼湧現。幾乎所有的低端、中低端和中端產品市場都被國內企業占領，高端產品的市場份額也大幅提升。高端產品市場正在逐步打破外資企業或其在華企業的壟斷。
產業競爭格局
1.產業集群:主要集中在蘇州和北京。
通過分析中國納米材料產業的區域格局，發現中國納米材料產業的主要集聚地在蘇州和北京。其中，蘇州的納米產業規模占全國的50%以上。蘇州工業園區是世界公認的八大納米產業集群，形成了納米新材料、納米生物技術、能源與清潔技術、微納加工技術等四大納米技術核心領域，引領了數百個納米細分技術領域的發展，培育了蘇達威格、南大光電、方靜半導體、金夫新材料等龍頭企業。
北京在懷柔建設以北京納米技術產業園為中心的產業集群，致力於納米技術在能源、電子、環境、生物醫藥四個領域的應用，以下遊應用帶動納米材料、納米加工、納米器件等上遊產業鏈的各個環節。擁有北京首創、安泰科技、中科納新公司、中科納通公司、吉盛興泰公司、首科噴霧等壹批納米材料龍頭企業。就R&D而言，中國納米產業已經基本形成了兩個各具特色的納米R&D中心。
2.企業競爭:市場參與者多，多軌布局的企業綜合實力強。
競爭方面，目前國內納米材料行業市場主體眾多，市場分散。但由於納米材料行業的資金和技術壁壘，布局的企業大多具有資金或技術優勢。大多數企業專註於特定的賽道，如天奈科技的碳納米管賽道和第六元素的石墨烯賽道。
工業發展的前景和趨勢
1，市場規模:千億元納米材料產業市場待挖掘。
“十五”期間，3D打印材料、超導材料、智能仿生材料等前沿新材料在工業、電力、通信、軍事、醫療等領域具有重大商業價值和戰略意義，投資關註度將進壹步提高。因此，為了滿足市場應用的迫切需求，金屬材料、有機高分子材料、生物材料、復合材料等3D打印材料將成為未來投資的重點。隨著這些顛覆性前沿新材料的關註，作為在相關材料領域應用頻率較高的納米材料，納米材料產業的市場潛力將進壹步提升。
據國家開發投資集團有限公司預測，未來幾年，我國新材料產業將延續過去高速增長的強勁勢頭，到2025年產值將超過10萬億元，發展前景十分廣闊；在此基礎上，進壹步預測到2026年我國新材料產值將達到11.7萬億元。隨著新材料產業市場的發展，未來納米材料市場的規模將進壹步提高。隨著生產技術的積累和下遊應用市場的進壹步推動，納米材料未來有望在基礎工業材料和顯示部件等細分市場取得突破，帶動整體市場規模在2025年突破3000億元，2027年有望接近4000億元。
2.納米材料產業發展趨勢:下遊應用領域需求增長帶動市場發展。
前瞻基於對上述細分市場和競爭格局的分析，結合當前我國納米材料行業的技術創新，將該行業的三大發展趨勢總結如下:
有關該行業的更多研究和分析，請參考前瞻產業研究院的《中國納米材料產業發展前景及投資預測報告》。