碳纳米管行业报告：优秀的新型导电材料（27页）

从实验室制备到大规模工业化生产，还需要解决多层次工程科学耦合和关联的 问题，具有较高的技术壁垒。实验室碳纳米管生长是在一个较小的反应器中以 毫克或克量级的规模进行,此时反应器内的热量和质量输运并不存在显著瓶颈, 传递和反应的耦合不显著,主要问题集中在催化生长过程中碳纳米管的结构控 制以及碳纳米管之间的相互作用关系方面。但是在工业化过程中，要求碳纳米 管在一个千吨级的工业反应器中大规模生长时，则需考虑原子尺度、纳米尺度、 介观尺度、反应器尺度、工厂尺度和生态尺度等多层次工程科学的耦合和关联。 以反应器尺度为例，因为碳纳米管产品从形态上看并不是一种均匀的物质,欲实 现碳纳米管这一类新型纳米材料工业生长反应器的设计,还需要工程基础研究 的创新结合。

优异的导热性：碳纳米管具有极高的导热率，室温下导热率是金刚石的 2 倍， 是目前已知的最好的导热材料。此外，碳纳米管轴向方向的热交换性能很高， 径向方向的热交换性能则较低，通过合适的取向，碳纳米管可以合成各向异性 高的热传导材料。 5）储氢性能良好：碳纳米管本身具有高比表面积，再经过处理后具有优异的储 氢能力。 6）优越的嵌锂特性：碳纳米管的中空管腔、管与管之间的间隙、管壁中层与层 之间的空隙及管结构中的各种缺陷，为锂离子提供了丰富的存储空间和运输通 道。碳纳米管凭借多种优异的性能被应用到锂电池导电剂、导电塑料、透明导电膜、 超级电容器、导电墨水、高强度“超级纤维”等多种产品或材料当中，应用领域 涵盖新能源汽车、3C 数码、半导体、光伏发电、航天航空、国防军工等众多领 域。

尽管碳纳米管独特的性能赋予其在多领域应用的潜力，但透明导电膜、超级电 容器、导电墨水等新型产品的生产工艺仍未成熟，而高强度“超级纤维”等材料 主要小范围应用于航空航天、军工等高精尖行业，因此上述产品或材料距离大 面积工业商用仍需一段较长的时间。 目前，商业化且大规模应用的领域主要集中于锂电池导电剂和导电塑料。据测 算，目前超过 75%的需求来自锂电池导电剂领域。产业链化工上游主要是丙烯、 液氮；下游应用于锂电池服务新能源汽车产业和 3C 数码产业，应用于导电塑 料，服务电力基础设施、半导体产业等。