纳米材料的应用和发展前景

上世纪80年代末，中国政府开始重视纳米材料和技术的研究，90年代中期之后，从事纳米材料生产开发的公司不断增多，社会资金投入也不断增加，纳米材料应用产业兴起。进入二十一世纪，中国纳米材料产业进入稳定、健康的发展阶段。文章通过分析纳米材料重点细分市场情况预见整体行业市场市场的发展现状与前景。

纳米材料产业主要上市公司：贝特瑞(835185)、方大碳素(353917)、银基烯碳(400070)、碳元科技(603133)、沃特新材料(002886)、常州二维碳素(833608)、安泰科技(000969)、金发科技(600143)、中伟股份(300919)、沃特股份(002886)、中科三环(000970)、二维碳素(833608)等

本文核心数据：中国纳米材料市场规模、碳纳米管、石墨烯、纳米级蒙脱土、纳米碳酸钙市场数据

产业发展现状

1、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，2019年起中国纳米材料产业市场规模增速有所提升，前瞻根据纳米材料产业市场发展情况估计2020年中国纳米材料产业市场规模达到1068.4亿元，同比增速达16.2%。

2、细分市场情况

——碳纳米管：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。结合高工产研锂电研究所(GGII)年复合增长率数据，前瞻测算2020年国内碳纳米管出货量达到7.97万吨。

——石墨烯：进入产业化关键期

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。

2015年到2018年，中国石墨烯产业处于高速发展期。据中国经济信息社数据统计，2015年石墨烯市场规模仅为6亿元，2018年中国石墨烯产业规模约为111亿元，复合增长率高达117%。

在高速发展后，从2019年开始石墨烯产业进入快速平稳发展期，增速有所降低。《2020年中国石墨烯产业发展形势展望》中估算2019年中国石墨烯规模达到120亿元，考虑到疫情的影响，前瞻测算2020年石墨烯市场增速将有所下降，石墨烯市场规模达到126亿元。

——纳米级蒙脱土：产业结构升级优化逐步完成

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。

现阶段，中国橡胶消费量不断增长，纵观2015-2020年中国合成橡胶供需变化情况，结合纳米蒙脱土渗透率，前瞻测算得出2015-2020年中国纳米蒙脱土市场需求量波动上升，2020年约为22.51万吨，由于未来合成橡胶性能改进需求潜力巨大，前瞻认为纳米蒙脱土市场未来景气度较高。

——纳米碳酸钙：市场需求量逐步增长

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。

2016-2019年纳米碳酸钙市场需求量稳步上升，2019年全球纳米碳酸钙市场需求量约为2645万吨。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，按此Grand

View Research预测的趋势，2020年全球纳米碳酸钙需求量约为2883万吨。

具体分析中国纳米碳酸钙市场情况，国外企业依靠强大的研发能力、稳定可靠的产品质量、精良的仪器、良好的品牌信誉，占据了国内大部分高端市场，价格普遍比国产同类产品高1-3倍。近年来国内企业综合竞争实力持续提升，一批实力较强的本土企业也相继涌现，低端、中低端、中端产品市场几乎全部被国内企业占领，中高端产品市场份额也明显提升，高端产品市场正逐步打破外资企业或其在华企业的垄断局面。

结合碳酸钙主要应用产业市场产量增速情况，前瞻经测算，认为目前造纸产业仍是碳酸钙最大的应用领域。2020年中国造纸产业碳酸钙需求占比最大，约为46%第二大消费领域是塑料产业，消费占比为17%橡胶产业需求占比约13%。

结合中国造纸工业协会发布的产业碳酸钙需求及纳米碳酸钙渗透率数据，前瞻测算得出，近年中国纳米碳酸钙需求量逐年上升，由2016年的321万吨逐渐增长至2020年需求量约为448万吨。

产业发展前景

1、整体市场前景：千亿元纳米材料产业市场有待挖掘

“十四五”期间，3D打印用材料、超导材料和智能仿生材料等前沿新材料在工业、电力、通信、军事以及医疗等领域具有巨大商业价值及战略意义，投资关注度将进一步提高。因此，为满足市场应用的迫切需求，金属材料、有机高分子材料、生物材料和复合材料等3D打印用材料将成为未来投资关注热点，随着这些具有颠覆性的前沿新材料关注度将进一步提高，作为相关材料领域内应用频率极高的纳米材料，未来纳米材料产业市场潜力将进一步提升。

根据国家开发投资集团有限公司预测，未来几年，中国新材料产业将延续过去高速增长的强劲势头，到2025年产值将突破10万亿元，发展前景十分广阔前瞻在此基础上进一步预测，到2026年中国新材料产值将达到11.7万亿元左右。伴随新材料产业市场发展，未来纳米材料市场规模也将进一步提升。在生产技术的积累以及下游应用市场进一步推广的环境下，纳米材料未来有望在基础工业材料以及显示器零件的细分市场上有所突破，带动整体市场规模在2025年突破3000亿元，2026年预计突破3700亿元。

——碳纳米管：长期保持高增长趋势

碳纳米管具有很广阔的研究前景，除了在复合材料、显示器、储氢、电容器等方面具有应用潜力外，在半导体电子器件、传感器、吸附材料、电池、催化剂载体等领域也具有非常广阔和诱人的应用前景，具有巨大的开发潜力。未来随着对碳纳米管的相关研究更加深入，碳纳米管将会在更多的领域中产生深远的影响。

根据GGII数据预计，未来中国碳纳米管市场销量将保持高增长趋势，2021年CNT整体市场规模将达10万吨。且随着磷酸铁锂材料的逆袭与高镍材料需求的飞速增长，结合能量密度提升需求，CNT添加比例逐步增加，有望从1.5%逐步提升至2%，结合中国动力电池协会发布的锂电池产业数据，前瞻预测未来CNT市场年均复合增长率将达到58%，2026年将突破90万吨，有望逼近100万吨大关。

——石墨烯：保持中高速稳定增长态势

2021年，除了已经实现商用的锂电池储能和防腐涂料领域，中国石墨烯产业在柔性控制屏和压力传感领域布局正逐步展开，石墨烯产业将进一步完善。下游新兴领域的发展将直接促进中游制造市场的增长，根据中国炭素产业协会《中国炭素产业“十四五”及长远发展规划》听证会议内容纪要数据，预计未来五年中国石墨烯市场规模年复合增长率达到16.57%，2026年中国石墨烯产业市场规模有望突破300亿元。

——纳米蒙脱土：市场前景广阔

由于蒙脱土丰富的资源、便宜的价格和广泛的用途，再加上超常的性能，市场前景非常广阔。蒙脱土的发现和应用是纳米材料研究史上的一个重要的里程碑。结合中国橡胶工业协会发布的下游主要应用市场合成橡胶市场规模预测进行分析，假设纳米级蒙脱土市场渗透率达到4%，对中国纳米级蒙脱土市场规模进行合理预测。2021年整体市场将达到24.55万吨，2026年预计突破40万吨。

——纳米碳酸钙：保持稳定增长趋势

亚太地区经济发展快速，塑料、橡胶、涂料等产业对纳米碳酸钙的需求快速增长，成为全球纳米碳酸钙市场增长的重要动力。据美国市场研究公司Grand View

Research发布的纳米碳酸钙预测数据，未来全球纳碳酸钙需求仍将持续稳步增长，年均复合增长率保持在8.5-9.0%左右，前瞻保守估计中国纳米碳酸钙年复合增长率为8.5%，预计到2026年中国纳米碳酸钙需求量将突破730万吨。

2、纳米材料产业发展趋势：下游应用领域需求增长带动市场发展

前瞻基于上述细分市场与竞争格局分析，结合目前中国纳米材料产业技术创新情况，归纳该产业三大发展趋势如下：

更多产业相关数据请参考前瞻产业研究院《中国纳米材料行业发展前景与投资预测分析报告》。

1、电磁：宁德时代、比亚迪、亿纬锂能、国轩高科、鹏辉能源、川能动力、欣旺达。2、正极材料：a.三元正极：容百科技、当升科技、杉杉股份、格林美、中伟股份、厦钨新能。b.磷酸铁锂正极：德方纳米。c.钴酸锂和锰酸锂正极：湘潭电化。3、隔膜：恩捷股份。4、电解液：天赐材料、天际股份、新宙邦、杉杉股份。5、负极材料：璞泰来、中科电气、杉杉股份、翔丰华。6、导电剂：天奈科技。7、锂电设备：先导智能、杭可科技。8、锂资源：赣锋锂业、天齐锂业、永兴材料。9、钻资源：华友钻业、寒锐钻业、洛阳钼业。10、镍资源：格林美、华友钴业、盛屯矿业。11、铜箔：超华科技、诺德股份、嘉元科技。12、结构件：科达利。新能源‍上游一原材料生产与加工1、锂：赣锋锂业，天齐锂业，盛新锂能，融捷股份2、钴：华友钴业，寒锐钴业，海南矿业，天奇股份3、镍：兴业矿业，科力远，格林美4、碳(石墨)：永东股份，黑猫股份，碳元科技5、氢：卫星石化，金宏气体，金能科技6、稀：北方稀土，盛和资源，五矿稀土7、磁材：金力永磁，横店东磁，正海磁材，三环集团8、正极：德方纳米，丰元股份，容百科技，当升科技9、负极：杉杉股份，璞泰来，博迁新材，中科电气10、电解液：天赐材料，石大胜华，新宙邦，多氟多11、隔膜：恩捷股份，璞泰来，星源材质，中材科技12、导电剂：斯迪克，天奈科技新能源龙头股:‍宁德时代：动力电池龙头，全球出货量连续4年蝉联第一比亚迪：新能源整车+动力电池龙头国轩高科：动力电池出货量全球前十亿纬锂能：锂亚硫酰氯电池国内第一欣旺达：消费电池龙头，智能手机电池全球第一派能科技：储能电池龙头，储能产品出货量全球前三容百科技：高镍正极材料全球第一格林美：三元前驱体全球第一德方纳米：磷酸铁锂正极材料行业第一杉杉股份：负极材料国内第二璞泰来：负极材料国内第三恩捷股份：隔膜全球第一天赐材料：电解液行业第一新宙邦：电解液行业第二赣锋锂业：国内最大的锂矿生产商天齐锂业：国内第二大锂矿生产商华友钴业：国内最大钴化学品生产商盐湖股份：国内最大盐湖提锂生产商光伏‍隆基股份：光伏组件全球第一，单晶硅全球第一阳光电源：光伏逆变器全球第一通威股份：硅料+电池片双料龙头晶澳科技：组件出货量与天合并列全球第三中环股份：210MM大硅片龙头迈为股份：全球光伏丝网印刷设备绝对龙头金辰股份：全球光伏异质结设备龙头捷佳伟创：全球光伏电池片设备龙头福斯特：国内第一大光伏eva胶膜制造商福莱特：全球第二大光伏玻璃制造商上机数控：210硅 片+颗粒硅晶盛机电：国内单晶炉设备绝对龙头锦浪科技：光伏逆变器全球第三天合光能：组件出货量全球第三绿色电力8个领域概念股1、电力股:长江电力、华银电力、长源电力、黔源电力、华能水电、华能国际、内蒙华电、华电国际、川投能源等2、新能源运营商:三峡能源、太阳能、节能风电、林洋能源、福能股份、中闽能源、林洋能源3、能源互联网:国电南瑞、国网信通、亿嘉和、南网能源、涪陵电力、宏力达、威胜信息、金智科技、正泰电器、良信股份4、特高压:平高电气、许继电气、国电南瑞、思源电气、特变电工、长缆科技、川润股份5、光伏:组件：天合光能、晶澳科技、隆基股份胶膜：福斯特、海优新材逆变器：锦浪科技、固德威、阳光电源、正泰电器跟踪支架：中信博、意华股份HJT：捷佳伟创、金辰股份、迈为股份银浆：苏州固锝、帝科股份靶材：隆华科技6、风电:金风科技、天顺风能、明阳智能、新强联、日月股份、金雷股份、运达股份、大金重工、东方电缆、中材科技、广大特材7、储能:派能科技、宁德时代。锦浪科技、固德威、阳光电源、德业股份、盛弘股份、永福股份、科士达8、抽水蓄能:中国电建、粤水电、豫能控股、桂东电力、浙江新能、新天绿能、湖北能源、国电南自、国电南瑞、中国电研、东方电气、永福股份、皖能电力、宁波能源、浙富控股有色行业各种龙头1、钴：华友钴业、寒锐钴业、格林美、洛阳钼业、盛屯矿业、道氏技术。2、锂：赣锋锂业、天齐锂业，盛新锂能、雅化集团、融捷股份、永兴材料。3、镍：盛屯矿业、华友钴业、格林美、合纵科技。4、稀土：盛和资源、北方稀土、广晟有色、五矿稀土、厦门钨业、中钨高新。5、永磁材料：正海磁材、中科三环、金力永磁、大地熊、宁波韵升、安泰科技。6、黄金：紫金矿业、中金黄金、赤峰黄金、山东黄金、银泰黄金。7、白银：盛达矿业、兴业矿业、银泰黄金。8、铜：紫金矿业、江西铜业、云南铜业、铜陵有色、西部矿业。9、铝：中国铝业、明秦铝业、天山铝业、闽发铝业、华峰铝业、云铝股份、南山铝业、常铝股份。10、铅锌：中金岭南、驰宏锌锗。11、钼：洛阳钼业。12、钛：宝钛股份、西部超导各细分涨价板块绩优盛新锂能、雅化集团、江特电机、川能动力、永太科技(添加剂)。2、铝：云铝股份、中国铝业、神火股份。3、煤：昊华能源、兖州煤业。4、钢：宝钢股份、八-钢铁、方大特钢、南钢股份。5、磷：云天化、川恒股份、兴发集团、云图控股、湖北宜化。6、硅：合盛硅业、新安股份。7、天然气：广汇能源、蓝焰控股、新天然气、新潮能源、首华燃气。8、水泥：上峰水泥、塔牌集团、华新水泥、海螺水泥。9、铜：铜陵有色、云南铜业。10、镁：云海金属。11、烧碱：氯碱化工、中盐化工12、电石：中泰化学。13、PVDF： 联创股份。14、纯碱：山东海化。15、EVA：东方盛虹、联泓新科。16、顺酐：齐翔腾达。17、锂电铜箔：诺德股份。18、玻纤：中国巨石。19、锆：东方锆业。20、萤石：金石资源。21、制冷剂：三美股份、中国巨石。22、三氨氢硅：三孚股份。23、草甘膦：江山股份半导体产业链龙头股名单‍闻泰科技：中国最大功率半导体企业(安世半导体)长电科技：国内第、全球第三的半导体封测企业三安光电：LED芯片国内第-,第三大半导体材料国内第一卓胜微：国内第一、全球第五的射频芯片龙头兆易创新：存储芯片+MCU芯片龙头韦尔股份：国内第一、全球第三的CIS芯片龙头汇顶科技：指纹芯片全球第一斯达半导：国内IGBT龙头中芯国际：晶圆代工绝对龙头圣邦股份：国内模拟芯片龙头北方华创：半导体高端装备龙头中微公司：半导体刻蚀机龙头士兰微：功率半导体IDM龙头景嘉微：国内GPU领军企业捷捷微电：汽车分立器龙头瑞芯微：SoC芯片龙头中颖电子：家电主控单芯片MCU龙头精测电子：半导体+面板检测设备龙头晶晨股份：国内多媒体芯片龙头沪硅产业：半导体硅片龙头北京君正：存储器+处理器龙头南大光电：ArF光刻胶龙头立昂微：半导体硅片+分立器件龙头雅克科技：电子特气龙头紫光国微: FPGA芯片龙头华润微：功率半导体

全球芯片制造业与中国芯片制造现状 [一]全球范围内主要存在两种服务模式:第一种是IDM(Integrated Device Manufactrue)模式，另一种是晶圆代工(Foundry)模式。 IDM 模式的特点是，企业经营范围涵盖了芯片设计、生产制造、封装测试等各环节，甚至延伸至下游终端。美国和日本半导体产业主要采用这一模式，典型的IDM大厂有:IBM 、三星、东芝、 NEC 等。晶圆代工则是专业化分工的产物。在该模式下，晶圆代工厂只专注于 IC 制造环节，不涉足设计和封测，不推出自己的产品，只为设计公司(Fabless)和 IDM (委外订单)提供代工服务，从而避免了与客户之间直接的利益冲突。 计算机和手机对半导体商务保持了最大的推动作用， MP3音乐播放器受到广大消费者的欢迎，去年闪存芯片制造商的销售收入获得戏剧性增长。去年全球半导体的销售收入为2350亿美元 2005年全球最高前十名半导体制造商依次是：英特尔公司、三星电子公司、德州仪器公司、东芝公司、意法半导体公司、瑞萨科技公司、英飞凌公司、飞利浦公司、现代半导体公司和 NEC公司。 全球半导体的销售继续向亚太地区转移，包括中国、中国台湾、韩国和新加坡在内的亚太地区的半导体销售收入去年增长了11%，在全球半导体销售中所占的比例已经达到44.5%。欧洲、中东和非洲是第二个增长速度最快的地区，同比增长了4%，北美增长了1%，日本仅增长了0.2%。 [二]中国集成电路(IC)产业市场规模达到3420亿元人民币。IC制造方面，目前中国在建的6 英寸线有8 条、5 英寸线有1 条，拟建6 英寸线有8 条。到2006 年底，国内的6 英寸生产线和5 英寸生产线将分别达到21 条和9 条，其中大部分属于外商投资企业。晶圆尺寸方面，从 2004年起200mm的产能增长率就已经比所有其它尺寸的晶圆要快(除300mm之外)。但从晶圆片数来看，一直到2005年末，中国大陆的晶圆产能仍由100mm和150mm主导。2006年，200mm的产能将超过所有其它尺寸的晶圆，真正成为市场的主流。 ---SMIC(中芯国际)、HHNEC(华虹日电)及Grace(宏力)等。8英寸圆片，0.18至0.25微米工艺批量生产水平，国外市场为主； ---全球TSMC及UMC(联电)外，尚有新加坡的Chartered(全球代工业第三，月产能力12万片)，南韩的东邦/亚南(2003年上半年，全球代工排名第四，营收1.75亿美元)，SMIC(全球第五，1.15亿美元)以及马来西亚的First Silicon，Silterra和以色列的Tower等。 ---ASMC(先进)，华润上华及宁波中伟等，他们多用6英寸圆片，0.35至0.8微米工艺，主要市场也在国外。大多是合资企业。 ---杭州士兰是中国第一家上市的民营半导体企业，采用4至6英寸圆片，0.5至2.0微米工艺技术，以国内市场为主。 ---沈阳科希-硅技半导体技术第一有限公司(Keysi-STL Semiconductor Manufacturing IstCo.Ltd in Shynyang)是浑南新区注册成立的外商独资企业。该公司由美国科希国际公司(Keysi International，Inc.)和韩国Silicon Tech Limited联合创办，主要从事微电子技术开发，集成电路芯片设计、制造、封装和测试。 科希-硅技的芯片制造一厂主要生产6英寸手机用FBAR通讯芯片和两英寸蓝白光二级管W／B LED。目前，世界上只有美国和韩国能生产FBAR，该项目的建设将使中国成为世界上第三个生产FBAR的国家。 科希-硅技沈阳芯片制造二厂将生产8英寸晶圆项目(美中日韩合作)。主要产品为LCD Module(液晶显示模块)，广泛应用于电脑和手机。 ---英特尔预计投资20亿美元的12英寸厂已经选址大连 [三]整体而言，我国半导体硅材料行业规模还很小，自给能力严重不足，生产单晶硅所需要的多晶硅90%尚需从国外进口单晶硅产量虽然呈逐年稳步上升趋势，但跟国内巨大的市场需求相比，市场缺口仍然很大。IC制造所需要的抛光片和外延片则绝大部分需要进口。我国生产的单晶硅58%是太阳能级。目前国内企业主要以生产4~6英寸硅片为主，还不能批量供应8英寸以上硅抛光片。研发实力较强的研硅股也只能少量生产8英寸陪片，12英寸抛光片处于研制阶段。多晶硅产品则仅有峨嵋半导体厂和洛阳中硅能少量供应，还远不能满足国内需求。

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