碳纳米管（CNT）又名巴基管，是由卷起的单层碳原子片（石墨烯）按照一定的螺旋角度卷曲而成的同轴的、直径为纳米量级的无缝管状碳材料。拥有良好的导电、润滑防腐、力学与导热性能，可被制作成碳纳米管导电剂、防腐剂、增强材料、导热剂等产品，在新能源、复合材料、传感器等多方面具有广阔的应用场景，广阔市场前景吸引资本及高技术人才相继进入碳纳米管行业。据中金企信国际咨询公布的《2020-2026年中国碳纳米管市场研究及投资建议预测报告》统计数据显示：2018年，中国碳纳米管行业市场规模为12.1亿元，预计未来五年，碳纳米管行业仍将保持高速增长态势发展。

产业链分析：碳纳米管产品成本构成，原材料占60%-70%，人工占约5%，制造费用占约25%-30%。其中原材料成本中NMP溶剂又占原材料成本的50%-70%。目前碳纳米管产业链主要包括上游原材料、中游碳纳米管、下游各细分领域应用。

（1）上游：制造碳纳米管的原料有很多种，其包括但不限于甲烷、一氧化碳、合成气（H2，CO）、乙炔、丙烯、苯、甲苯、正己烷、炭黑、石墨、石蜡、二甲硫醚、乙醇、无烟煤等等，其中采用不同的原料所制得碳纳米管的量、形貌和性能是各不相同的。

碳纳米管制备过程必须辅以催化剂催化，否则所得产物只是无定型碳。只有加入催化剂后生成物中才含有大量的单、多壁碳纳米管。因此催化剂是碳纳米管制备必不可少的。目前常用的催化剂主要包括金属单质和化合物，如Fe、Co、Ni、Mo、三氧化二铁、钙钛矿氧化物、草酸铁等等。

（2）中游：常用的碳纳米管制备方法有石墨电弧法、化学气相沉积法、催化裂解法和激光烧蚀法，其中工业化生产常用的方法是石墨电弧法和化学气相沉积法。

石墨电弧法：在真空室中充入一定量的惰性气体，用填充有铁或钴作为催化剂的较细的石墨棒作为阳极，而较粗的石墨棒作为阴极。通过石墨电弧法进行反应，在容器内壁上得到富含单壁碳纳米管的碳灰,经提纯，可以得到单壁碳纳米管。

化学气相沉积法：在1100-1200℃的温度范围内，以二茂铁为催化剂，通过其引入量来控制催化剂颗粒的大小和碳氢比，以苯为碳源，添加适量的噻吩可以制得碳纳米管。

激光烧蚀法：在1200℃的电阻炉中，通过激光蒸发过渡金属与石墨的复合材料棒，用流动的氩气使产物沉积到水冷铜柱上，得到多壁碳纳米管。

催化裂解法：在600-1000℃的温度及催化剂作用下，使含碳化合物裂解为碳原子，然后在过渡金属-催化剂作用下，附着在催化剂微粒表面上形成为碳纳米管。

除上述几种碳纳米管主要制备方法外，还有火焰法、太阳能法、电解碱金属卤化物法以及其他比较少用的制备方法。由于碳纳米管在溶剂中分散性差、加工操作困难，这极大地限制了它的应用，因而需要通过表面改性来提高它的溶解性和分散性。因此，对碳纳米管的功能化改性是非常重要的一个研究。

碳纳米管的功能化改性包括化学改性和物理改性。其中碳纳米管的化学改性主要利用化学方法引入具有活性的羧基、羟基、氨基等功能团，功能团的引入使得碳纳米管表面的化学性质发生了显著的转变，从而为后续的反应提供了改性的活性点。目前碳纳米管的化学改性方法包括酸处理法、偶联剂法、化学镀法、高能射线辐照法、原子转移自由基聚合法、联合法。

碳纳米管的物理改性主要利用物理的方法使碳纳米管晶格发生位移，内能增大，内能增大后的碳纳米管易与介质发生反应，在机械力或磁力作用下活性炭纳米管的体表面与介质发生反应、吸附，达到表面改性的目的。目前碳纳米管的物理改性方法使用高能机械研磨、高能球磨以及超声波振荡。

通过上述改性方法可以改善碳纳米管的分散性能，提高它与基体材料之间的相容性，并增强它们之间的相互作用，实现碳纳米管的分子组装，获得各种性能优异的纳米材料，使其在分子电子学、纳米电子学以及纳米生物分子学等方面具有广阔的应用前景。

（3）下游：碳纳米管下游应用广泛，具体涉及到工程材料领域的金属、陶瓷和有机材料以及军用装备的超强纤维；纳米材料领域可以作为超耐高电流密度的纳米导线；电子器件领域主要用于新型电子探针、场致发射材料、功能传感器；储能领域包括锂电池导电剂、储氢材料、超级容电器的应用；催化领域的石化和化工产业变革；机械领域的汽车或火车减震装置等等。

然而，碳纳米管由于其巨大的表面积和表面疏水性，对共存污染物具有很强的吸附性，因此容易影响自身周围的环境行为，而若广泛在工程的大量应用，其带来的环境风险一直被关注着。

行业发展壁垒及生命周期各阶段特点：对于碳纳米管行业，新进入者主要面临技术壁垒、客户和市场开发壁垒、资金壁垒。目前碳纳米管虽然在理论上和实验室中已经证实有广泛的应用空间，但由于专利保护、与下游应用对接难度大等因素，碳纳米管规模化量产短期内还无法实现；碳纳米管生产企业如果没有制备、提取、分散等相应的核心技术或生产工艺，将难以生产具备竞争力的产品。其次，导电剂作为锂电池电池的关键辅材之一，其质量与锂电池的性能、安全性息息相关，下游锂电池企业对导电剂供应商有严格的考察程序，考察周期长。再者，碳纳米管行业作为新兴行业，初创企业在技术研发、生产设备购置等方面的资金需求大。行业壁垒限制新进入者，龙头企业不断扩产规模化发展，品牌效应建立增强客户之间的信任度，未来行业集中度有望提高。

碳纳米管行业发展壁垒分析

从技术成熟度曲线看碳纳米管导电剂的发展阶段：碳纳米管导电剂已经跨过产业化鸿沟，处于复苏期的初期，产品即将迎来放量增长。按照技术成熟度曲线可分为：

（1）萌芽期。市场对新技术产品和概念开始初步了解，并表现出兴趣。第一代产品诞生，往往价格居高，并且会有大量的定制需求优化的地方。大量的创业公司成立，并得到第一轮风险投资。

（2）过热期。大量的媒体对该技术进行大肆宣传，市场对新技术反应狂热，纷纷讨论该技术，新技术产品扩大生产。该阶段末期，随之而来的一些问题开始显现，例如技术的缺点、限制等。

（3）低谷期。由于新技术没有达到人们的预期，市场的兴趣下降至底谷，技术泡沫破裂，部分技术就此消失。初创企业在该阶段进行整合和淘汰，能够存活的企业得到了第二轮融资。第二代产品和服务问世，经过对技术的改进，企业对该技术的适用范围和限制有了客观实际的了解。

（4）复苏期。能够存活下来的新技术开始被广泛接受，企业探索出能够获得成功的技术应用和最佳的经营模式，第三代产品问世，并逐渐走向成熟，能够迎合人们的期望。

（5）成熟期。该技术已经稀松平常，市场对该技术的采用率达到稳定期，更多的潜在用户转化为该技术产品的消费者。整体来看，已经跨过了萌芽期和炒作最过热的时期（产业、媒体、资本市场大肆宣传，但是技术缺陷和产业化推进瓶颈相伴相生），以天奈科技为首的几家优秀企业已生产出第三代产品，技术和经营模式均走向成熟。

市场现状：从近两年碳纳米管导电浆料销售额和出货量来看，目前国内能够量产碳纳米管的企业主要是天奈科技、三顺纳米、青岛昊鑫、集越纳米。2018年中国碳纳米管导电浆料销售额约9.54亿元，同比增长15.4%；2018年天奈科技、三顺纳米、青岛昊鑫、集越纳米四家企业碳纳米管导电浆料销售额7.89亿元，占比82.7%，其中天奈科技销售额3.25亿元，占比34.1%居首位。2018年中国碳纳米管导电浆料出货量约2.61万吨，四家企业碳纳米管导电浆料出货量约2.13万吨，占比81.5%，其中天奈科技出货量7891.31吨，占比30.2%居首位。

未来锂电池领域，全球碳纳米管导电浆料需求量将保持 40.8%的年复合增长率，2021 年需求量达 10.82 万吨，若按照目前 4 万元/吨的 价格计算，3 年后市场空间达到 43.3 亿元，是目前 13.8 亿空间的 3.14 倍。