20世纪末人类对微观世界有了更深认识，原来微观世界别有洞天。美国著名物理学家费曼憧憬说：“如果有一天可以按人的意志安排一个个原子，制造产品将会产生怎样的奇迹?”纳米机器人的诞生、纳米科学技术的确立、纳米碳管的发明与制作等等，随着纳米科技的一步步发展，费曼提出的设想一步步变成现实。

诺贝尔化学奖获得者、美国康奈尔大学的霍夫曼说：“纳米技术是一种天才的方法，能够对各种大小、性质错综复杂的结构进行控制。这是未来的方法，精确而且对环境保护十分有利。”

一、几个有意思的例子

（1）抗菌剂。我们日常生活中会用到许多塑料制品，它们处于非常复杂的环境中，难免会产生各种细菌，因此亟需提高塑料的抗菌性。目前，可以采用一些纳米级的抗菌剂，具有高效抗菌的同时，还能均匀地分散在塑料中，提高塑料制品的力学性能。

（2）工业催化剂。由于纳米催化剂的尺寸更小，导致其比表面积更大，因此存在丰富的催化位点，是理想的催化剂。

（3）生命科学应用。由于纳米材料的尺寸足够的小，能够有效地穿透生命体中的屏障。这样一来，可以应用于药物递送、分子检测、影像学研究等领域。

二、纳米材料行业市场

整体市场情况：受技术需求双轮驱动，产业较快增长

近年来，随着纳米材料生产技术的改良及下游需求增加的拉动，纳米材料的市场规模呈现了较快的增长趋势。中国纳米材料产业市场规模由2014年的481.3亿元增长到了2018年的791.0亿元，年复合增长率为13.2%。随着下游市场需求进一步扩大以及相关技术的逐渐成熟，2020年起中国纳米材料产业市场规模增速有所提升.

细分市场一：碳纳米管：主要应用于锂电池领域

碳纳米管(CNT)是目前中国已实现工业化量产应用的主要纳米材料材料之一，作为一种新型的碳结构材料，其微观外形呈同轴圆管状，管壁为数层呈正六边形结构的碳原子。径向尺寸(沿管)为微米量级，轴向尺寸(横截面)为纳米级，因此被称为碳纳米管。

高能量密度趋势下，碳纳米管凭借更优的性能，渗透率在逐年提升。相较于炭黑，碳纳米管具有更好的导电性能，同样导电效果下用量仅为炭黑的1/6-1/2。尤其在高镍三元正极材料和硅基负极材料导电性能相对较差的情况下，对碳纳米管的需求在日益上升。

此外，碳纳米管可以使锂电池循环过程中保持良好的电子和离子传导，在改善能量密度的同时大幅提升锂电池的循环寿命。故碳纳米管作为新型导电剂逐步应用于锂电池领域，用以提升锂电池导电性能、循环寿命和能量密度。

市场现状：下游产业调整导致短期产品供需失衡

近两年中国新能源汽车市场由于补贴大幅退坡及其他因素影响，市场进入短暂调整期，导致动力电池出货量增速放缓，甚至出现下滑，这导致碳纳米管导电剂出现短期供需失衡，但受益于技术升级的带动，该材料市场增速表现好于下游锂电池市场。同样受益于动力电池市场规模需求的增长，近几年碳纳米管出货量呈现快速增长态势。

细分市场二：石墨烯：进入产业化关键期

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一个碳原子厚度的二维碳纳米材料。

由于石墨烯具有优异的导热性能和力学性能，故其在传感器、聚合物纳米复合材料、光电功能材料、药物控制释放等领域表现出众多潜在的应用前景。

市场规模：逐渐走向产业化关键期

目前，石墨烯产业已经到了从实验室走向产业化的关键时期，石墨烯产业已经成为了中国新材料产业乃至制造业实现弯道超车的突破口。

中国石墨烯产业正处于市场导入期，产品尚未成熟，产业利润率较低，但市场增长率较高。2018年以来，石墨烯粉体和薄膜的生产规模进一步扩大。粉体方面，常州第六元素、青岛昊鑫、宁波墨西等多家企业已拥有国内领先的石墨烯粉体生产线。薄膜方面，长沙暖宇新材料科技公司年产量100万平方米的石墨烯膜生产线已开建，预计建成后将成为国内第二大石墨烯膜生产线。

细分市场三：纳米级蒙脱土：产业结构升级优化逐步完成

纳米蒙脱土(MMT)是一种纳米级厚度的硅酸盐片层黏土，其基本结构单元系两层硅氧四面体片中间夹一层铝氧八面体片构成的2：1型层状结构，四面体与八面体之间靠氧连接，形成厚度约1nm，长×宽为100nm×100nm的片层。

此结构单元层比较松散，在外力或极性水分子的作用下，层间会产生相对运动而膨胀或剥离，水分子或其他有机分子可以进入层间，使其具有吸水膨胀性、高分散性、吸附性等。

另外，层间是水合的Na+、Ca2+等可交换的无机阳离子，蒙脱土四面体中的Si常被A13+替代，八面体中的Al3+常被Mg2+、Fe3+、Fe2+、Ni2+、Li+等替代，从而使层间产生弱的负电荷。

蒙脱土因其独特的层状结构，可以解离成为纳米片晶，通过有机阳离子交换反应来调节蒙脱土片层的表面活性。MMT具有优良的力学性能、热稳定性、尺寸稳定性。

此外，蒙脱土具有良好的分散性能，可以广泛应用高分子材料产业作为纳米聚合物高分子材料的添加剂，提高抗冲击、抗疲劳、尺寸稳定性及气体阻隔性能等，从而起到增强聚合物综合物理性能的作用，同时改善物料加工性能近年来，中国纳米材料产业基础设施建设规模不断扩大。

市场规模：呈波动上升趋势

纳米级蒙脱土在橡胶中应用主要用于橡胶制品改性，主要包括气密性，定伸引力和耐磨性、防腐性、耐侯性、耐化学性等方面的改善。通过加入少量(如3%-5%)的纳米蒙脱土，可以使橡胶的强度、伸长率等性能大幅度提高，有的性能可提高数倍，可替代目前的白碳黑，甚至彻底取代传统的碳黑及其它填料，大大减少污染，是二十一世纪橡胶工业的一场革命。

细分市场四：纳米碳酸钙：市场需求量逐步增长

纳米碳酸钙又称超微细碳酸钙，纳米碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型超细固体粉末材料，其粒度介于0.01~0.1μm之间。由于纳米碳酸钙粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应。

纳米碳酸钙是最早实现生产工业化的纳米材料之一，该市场已广泛形成，材料应用领域广泛，纳米碳酸钙应用于塑料工业，橡胶工业，作为填料与补强之用，起到降低制品的成本与增强制品品质的双重功效：应用于油墨产业、造纸业、涂料工业，作为填料使用，起到增稠防沉、提高产品性能以及降低产品的生产成本等多重功效。

市场现状：市场需求量逐年增长

纳米碳酸钙在国外已有五十年的应用历史，广泛应用于橡胶、塑料、造纸、油墨、涂料、密封胶黏材料等产业。

据美国市场研究公司Grand View Research发布的《纳米碳酸钙市场分析及2016-2024年前景预测报告》显示，2016-2024年全球纳米碳酸钙需求量年复合增长率为8.7%，塑料领域纳米碳酸钙用量占市场总量的20%以上。

主要来源：前瞻产业研究院，化学科普君，今彩慧