美國著名的增長咨詢公司弗若斯特沙利文近日發(fā)布了全球聚合物納米復(fù)合材料市場報告，認為納米復(fù)合材料是本世紀最有前景的材料。雖然這種材料誕生至今僅僅20多年，商業(yè)化用途尚處于發(fā)展初期，但正在實現(xiàn)經(jīng)濟和技術(shù)上的重要突破。
在塑料母料中加入納米粒子可以優(yōu)化其物理性能、導(dǎo)電及導(dǎo)熱性能。目前主要有三種納米粒子用于合成聚合物納米復(fù)合材料，分別為：納米黏土、碳納米管和碳納米纖維。
納米黏土復(fù)合材料
聚合物納米黏土復(fù)合材料是指用聚合物作為基體，黏土作為分散相，利用插層聚合、熔融插層等特殊工藝方法制備的納米復(fù)合材料，所用的黏土主要為天然蒙脫土。納米黏土一般用于通用樹脂改性。
弗若斯特沙利文公司在報告中稱，2006年全球納米黏土復(fù)合材料的銷售額約為2.3億美元，產(chǎn)量為3.14萬噸。預(yù)計2013年市場規(guī)模將達到15.3萬噸，年均增長率為25.3％。這種材料最大的兩個應(yīng)用市場是汽車和包裝行業(yè)。2006年納米黏土復(fù)合材料約35％用在汽車行業(yè)，約38％用在包裝行業(yè)。
在汽車行業(yè)，納米復(fù)合材料適用的部件包括儀器儀表板、搖桿套、裝飾件、格柵、車蓋氣窗、儀器控制臺、座位上的泡沫材料、軸套、垂直和水平支柱、檔板、引擎蓋、風(fēng)扇罩等。汽車油缸將成為未來納米黏土復(fù)合材料應(yīng)用的新領(lǐng)域。塑料由于其輕質(zhì)、價格低及設(shè)計靈活的特性替代了金屬材料用于汽車的油缸。在歐洲，幾乎90％左右的輕型汽車的油缸都是由塑料做的；在美國，這個比例約為77％；日本這個比例較低，僅為26％。無論是出于供應(yīng)商的考慮還是用戶的需求，減少燃料泄漏是設(shè)計宗旨，而加入這種材料可以增強其阻隔性能并防止燃油泄漏。
包裝行業(yè)也逐漸應(yīng)用上了納米黏土復(fù)合材料，因為它可以提高包裝的氣體阻隔性能。目前在包裝行業(yè)使用的納米黏土復(fù)合材料主要以尼龍作為聚合物基體。歐洲每年用于軟包裝的尼龍約為15萬噸，估計用于改性的納米黏土的用量約為7000噸。此外，歐洲市場每年EVOH（乙烯－乙烯醇共聚物，一種高阻隔性能包裝材料）的消耗量約為3萬噸，這種材料也有望被納米黏土復(fù)合材料所替代。主要的納米黏土復(fù)合材料生產(chǎn)商有巴斯夫、拜耳以及三菱瓦斯化學(xué)株式會社。
碳納米管復(fù)合材料
碳納米管及其他納米微粒由于具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、結(jié)構(gòu)強度和硬度及熱穩(wěn)定性，其商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域更為寬泛，但由于價格昂貴只能小批量生產(chǎn)。2006年，全球僅生產(chǎn)了1250噸碳納米管復(fù)合材料，預(yù)計2013年的產(chǎn)量將達到7722噸，年均增長率達29.7％。
全球約80％的碳納米管復(fù)合材料用在靜電消散（ESD）材料，而70％以上的ESD材料是用在汽車領(lǐng)域的。另外，ESD材料也可用于電子行業(yè)。預(yù)計未來電子行業(yè)的應(yīng)用將占有更大的市場份額。
這種復(fù)合材料是碳納米管主要的用途，許多碳納米管復(fù)合材料的生產(chǎn)商自己生產(chǎn)碳納米管。目前美國的海波龍催化劑公司是全球最大的碳納米管復(fù)合材料生產(chǎn)商。
碳納米纖維復(fù)合材料
碳納米纖維與碳納米管在技術(shù)上沒有大的區(qū)別，只是在直徑上有所不同。2006年碳納米纖維復(fù)合材料的產(chǎn)量為333噸，預(yù)計2013年產(chǎn)量將達到1000噸，年均增長率為21.7％�？轨o電是碳納米纖維復(fù)合材料的主要用途，它常用于汽車車門和保險杠上的靜電噴涂。
面臨三大挑戰(zhàn)
近年來，全球納米復(fù)合材料市場發(fā)展迅速，在一些領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。但在高速發(fā)展的同時，這種材料還面臨三大挑戰(zhàn)。
一是技術(shù)產(chǎn)業(yè)化問題。納米材料屬于高科技產(chǎn)品，技術(shù)研發(fā)都是在大學(xué)或者研究所的實驗室中進行的。這些專利技術(shù)商業(yè)化的程度和速度是影響市場發(fā)展的重要因素，因為從實驗室的技術(shù)到實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)還需要解決許多技術(shù)上的問題，如剝離、純度和分散。
二是資本投資問題。技術(shù)和創(chuàng)新是聚合物納米復(fù)合材料市場的主要競爭優(yōu)勢，謹慎的投資策略才可能造就成功。投資者在技術(shù)研發(fā)階段要有足夠的耐心才能在競爭中領(lǐng)跑。此外，目前納米復(fù)合材料的需求并不大，盲目的投資擴產(chǎn)會導(dǎo)致供大于求的局面。
三是技術(shù)挑戰(zhàn)問題。不同的納米復(fù)合材料面臨不同的技術(shù)挑戰(zhàn)，如納米黏土如何最優(yōu)實現(xiàn)黏土剝離，碳納米管的分離問題等。另外，實現(xiàn)包裝的高阻隔效果也是技術(shù)的關(guān)鍵。只有突破這些難點，才能擴大納米復(fù)合材料的市場潛力。
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