【編者按】 本期信息速遞基于德溫特專利數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)高性能碳纖維技術(shù)進(jìn)行專利計(jì)量和可視化分析。通過(guò)對(duì)全球?qū)＠麢?quán)人的分析，結(jié)合重點(diǎn)機(jī)構(gòu)產(chǎn)業(yè)調(diào)研，識(shí)別碳纖維領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外重要申請(qǐng)人，分析我國(guó)全產(chǎn)業(yè)鏈的現(xiàn)狀及問題。盡管中國(guó)為持有碳纖維領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量最多的國(guó)家，但我國(guó)專利申請(qǐng)集中度低，缺乏巨頭企業(yè)，我國(guó)產(chǎn)品與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)產(chǎn)品存在代差。目前，我國(guó)已經(jīng)在全產(chǎn)業(yè)鏈初步形成了產(chǎn)學(xué)研用的發(fā)展模式。為發(fā)展我國(guó)高性能碳纖維產(chǎn)業(yè)，應(yīng)對(duì)國(guó)外產(chǎn)業(yè)封鎖的局面，提出以下建議：1.制定產(chǎn)業(yè)扶持政策，應(yīng)對(duì)國(guó)外壟斷封鎖。2.全國(guó)資源聯(lián)動(dòng)共享，聯(lián)合研發(fā)與制造主體，逐步完善產(chǎn)學(xué)研用發(fā)展模式。3.以航空航天需求為牽引，打造高端應(yīng)用為主的碳纖維全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式。4.提高專利質(zhì)量，積極獲取海外專利保護(hù)，為創(chuàng)新成果保駕護(hù)航。
一、概述
（一）碳纖維概述
高端新材料的研究是高端制造業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，有助于帶動(dòng)高端制造業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，新材料作為引導(dǎo)性新興產(chǎn)業(yè)正成為未來(lái)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要力量。根據(jù)國(guó)家的政策要求及定位，我國(guó)制造業(yè)應(yīng)集中發(fā)力于高端制造業(yè)，著重突破關(guān)鍵共性技術(shù)，打造全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展模式。而碳纖維正是這樣一種廣泛應(yīng)用于高端制造業(yè)的基礎(chǔ)共性產(chǎn)品。
碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。碳纖維比重不足鋼的四分之一，強(qiáng)度卻是鋼的7到10倍，具有重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕的特點(diǎn)，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料，適用于高端制造業(yè)[1] 。然而日本和美國(guó)長(zhǎng)期壟斷碳纖維技術(shù)，對(duì)我國(guó)進(jìn)行技術(shù)封鎖，使得我國(guó)碳纖維發(fā)展之路十分坎坷。本文通過(guò)對(duì)德溫特?cái)?shù)據(jù)庫(kù)檢索得到的碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)專利進(jìn)行解讀，結(jié)合對(duì)國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈重點(diǎn)企業(yè)調(diào)研所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)我國(guó)的碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行梳理，總結(jié)碳纖維產(chǎn)業(yè)目前存在的問題，并提出發(fā)展建議。
（二）數(shù)據(jù)來(lái)源
數(shù)據(jù)來(lái)源以德溫特?cái)?shù)據(jù)庫(kù)為主Incopat數(shù)據(jù)庫(kù)為輔，檢索要素如表1所示，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗和去噪，共得到相關(guān)專利109091項(xiàng)。將檢索得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有針對(duì)性的分析和解讀，運(yùn)用德溫特的theme scape專利地圖對(duì)篩選后的特定專利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研判產(chǎn)業(yè)鏈分布及所關(guān)注的技術(shù)熱點(diǎn)。
表 1 碳纖維檢索說(shuō)明表
數(shù)據(jù)來(lái)源 | ■Derwent ■Incopat |
檢索范圍 | ■中國(guó)■美國(guó)■日本■英國(guó)■德國(guó)■法國(guó)■瑞士■韓國(guó)■俄羅斯（含前蘇聯(lián)）■印度 ■EPO ■WIPO ■臺(tái)灣 ■歐洲其他國(guó)家 |
檢索時(shí)間 | 至2019-08 |
相關(guān)分類號(hào) | D01F9/00；B29C70/00；C08K7/00；C08J5/00；C08K3/00；C04B35/00；B32B5/00；B32B27/00； C08K9/00； |
關(guān)鍵詞 | 碳纖維；炭纖維；碳素纖維；“CARBON FIBER”；“CARBON FIBRE” |
去噪結(jié)果 | 共檢索到相關(guān)專利109091項(xiàng)。 |
二、國(guó)外碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀
（一）日本在產(chǎn)業(yè)鏈上游形成壟斷，積極拓展全球市場(chǎng)
日本是全球最大的碳纖維生產(chǎn)國(guó)，日本碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展最早，產(chǎn)業(yè)化方面如表2所示，目前日本三大巨頭，即日本東麗（Toray）、東邦(Toho)和三菱麗陽(yáng)(Mitsubishi Rayon)的碳纖維產(chǎn)量約占全球70%-80%，在世界范圍內(nèi)處于市場(chǎng)壟斷地位。從專利數(shù)據(jù)上分析，碳纖維全球?qū)＠暾?qǐng)量排名前20的專利權(quán)人中前七位均來(lái)自日本（圖1），其中，東麗公司以2738件專利申請(qǐng)量居于世界首位。結(jié)合前期產(chǎn)業(yè)研究，2018年4月，專利申請(qǐng)量排名第三的東邦公司和申請(qǐng)量排名第四的帝人公司合并，日本碳纖維產(chǎn)業(yè)的行業(yè)壟斷進(jìn)一步增強(qiáng)。從產(chǎn)業(yè)上，東麗公司生產(chǎn)的碳纖維，無(wú)論品質(zhì)、產(chǎn)量還是品種均居世界前列。
日本已經(jīng)形成了較為完備的全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展模式，以東麗公司為例，東麗公司申請(qǐng)專利所涉及的技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)覆蓋了全產(chǎn)業(yè)鏈（圖2），產(chǎn)業(yè)鏈上游碳纖維制備方面，重點(diǎn)申請(qǐng)了熱處理相關(guān)的專利，產(chǎn)業(yè)鏈中游碳纖維復(fù)合材料方面，重點(diǎn)申請(qǐng)了環(huán)氧樹脂組合物、碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料相關(guān)專利，產(chǎn)業(yè)鏈下游碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域方面，在汽車、橡膠輪胎重點(diǎn)布局了相關(guān)專利。碳纖維技術(shù)的突破帶動(dòng)了日本高端制造業(yè)的發(fā)展，日本國(guó)內(nèi)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展形成了以豐田、本田等汽車應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榇淼母叨酥圃鞓I(yè)。其中，豐田公司以494項(xiàng)專利位居全球碳纖維申請(qǐng)量的第七位，申請(qǐng)專利涵蓋了高壓氣瓶、燃料電池和碳纖維復(fù)合材料車門等技術(shù)領(lǐng)域，足見其對(duì)碳纖維材料的重視程度。然而，東麗公司的碳纖維業(yè)務(wù)真正扭虧為盈卻是依靠歐美公司快速發(fā)展的航空航天制造業(yè)需求。東麗公司積極拓展海外市場(chǎng)，尤其是為波音、空客等歐美飛機(jī)制造商供應(yīng)了大量碳纖維產(chǎn)品，包括波音737的次承力部件、波音777飛機(jī)的主承力部件、波音787、空客A320主承力部件、超大型客機(jī)A380等。2018年，東麗收購(gòu)了TenCate先進(jìn)復(fù)合材料控股公司以期占領(lǐng)小飛機(jī)市場(chǎng)?！ ?/p>
表 2 ：2011-2018年國(guó)外主要PAN基碳纖維企業(yè)生產(chǎn)能力統(tǒng)計(jì)（來(lái)源：企業(yè)調(diào)研）
2011-2018年國(guó)外主要PAN基碳纖維企業(yè)生產(chǎn)能力統(tǒng)計(jì)（kt/a） | |||||||||
序號(hào) | 企業(yè) | 2011年 | 2012年 | 2013年 | 2014年 | 2015年 | 2016年 | 2017年 | 2018年 |
1 | 東麗集團(tuán) | 17.6 | 17.6 | 20.8 | 23.3 | 26.8 | 27.5 | 28.9 | 30 |
2 | 東邦特納克斯集團(tuán) | 13.5 | 13.9 | 13.9 | 13.9 | 13.9 | 13.9 | 13.9 | 13.9 |
3 | 三菱麗陽(yáng)集團(tuán) | 7.4 | 7.4 | 7.4 | 7.4 | 7.4 | 7.4 | 7.4 | 7.4 |
4 | 臺(tái)塑集團(tuán) | 8.75 | 8.75 | 8.75 | 8.75 | 8.75 | 8.75 | 8.75 | 8.75 |
5 | 美國(guó)赫氏公司 | 5.5 | 7.25 | 7.25 | 7.25 | 7.25 | 7.25 | 7.25 | 7.25 |
6 | 美國(guó)氰特公司 | 3 | 3 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
8 | 土耳其Aksa公司 | 1.5 | 3.5 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
7 | 印度Kemrock | 0.4 | 2 | 2.5 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
9 | 韓國(guó)曉星 | 0.25 | 0.25 | 2 | 2 | 4 | 4 | 4 | 4 |
10 | 其他 | 0.5 | 2 | 2 | 3.5 | 3.5 | 3.5 | 3.5 | 3.5 |
圖 1 碳纖維全球?qū)＠暾?qǐng)量前20申請(qǐng)人
圖 2 東麗公司碳纖維專利地圖
（二）美國(guó)以航空航天需求牽引，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈中游大力創(chuàng)新
美國(guó)通過(guò)與日本達(dá)成同盟關(guān)系進(jìn)行合作，發(fā)展建立碳纖維在高端制造業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)，進(jìn)而帶動(dòng)整個(gè)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。在產(chǎn)業(yè)鏈下游應(yīng)用端，歐美將碳纖維重點(diǎn)應(yīng)用定位在航空航天等高端制造業(yè)，依托波音、空客等歐美航空航天企業(yè)，以高端需求為牽引，由日本東麗等碳纖維巨頭公司提供碳纖維，帶動(dòng)美國(guó)的預(yù)浸料生產(chǎn)廠家赫氏（Hexcel）和氰特（Cytec）公司生產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料，促進(jìn)歐美本土產(chǎn)業(yè)鏈中上游發(fā)展。
在歐美產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式的引導(dǎo)下，在產(chǎn)業(yè)鏈中游，美國(guó)赫氏和氰特已成為全球碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的佼佼者。結(jié)合專利數(shù)據(jù)及產(chǎn)業(yè)調(diào)研數(shù)據(jù)整理出美國(guó)和日本的碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成如圖3。
圖 3 國(guó)外碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈
三、我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀
（一）我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展面臨問題
根據(jù)專利數(shù)據(jù)和產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)的調(diào)研分析，我國(guó)已突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)，并在碳纖維工程化及產(chǎn)業(yè)化方面取得了積極進(jìn)展，積累了一定經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)現(xiàn)有16家開工企業(yè)，其中8家產(chǎn)能在千噸以上，典型企業(yè)包括江蘇恒神、威海拓展、中復(fù)神鷹等。然而，我國(guó)與日本等傳統(tǒng)碳纖維強(qiáng)國(guó)在技術(shù)上仍然存在較大差距，技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化水平只約相當(dāng)于日本20世紀(jì)80年代的發(fā)展程度(圖4)。
圖 4 中日碳纖維產(chǎn)業(yè)對(duì)比圖
根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈重點(diǎn)企業(yè)及高校的調(diào)研分析，我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式存在以下問題：
1.國(guó)外封鎖嚴(yán)
日本在產(chǎn)業(yè)鏈上游碳纖維制備領(lǐng)域具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，歐美以航空航天需求為牽引，依托日本東麗的碳纖維材料，著力發(fā)展碳纖維復(fù)合材料研究，根據(jù)飛機(jī)等飛行器的要求設(shè)計(jì)制造針對(duì)高端制造業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的碳纖維復(fù)合材料，帶動(dòng)了美國(guó)赫氏、氰特等企業(yè)的快速發(fā)展，在產(chǎn)業(yè)鏈中游碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了自主創(chuàng)新。然而，在碳纖維產(chǎn)業(yè)方面，日本和美國(guó)對(duì)我國(guó)采取了封鎖策略，甚至采用產(chǎn)業(yè)手段對(duì)我國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行打壓。每當(dāng)國(guó)內(nèi)碳纖維技術(shù)或產(chǎn)業(yè)取得重要成就時(shí)，日本就通過(guò)產(chǎn)品降價(jià)以打壓國(guó)內(nèi)企業(yè)，造成國(guó)內(nèi)創(chuàng)新成果難以取得產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用，破壞國(guó)內(nèi)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)鏈良性發(fā)展的循環(huán)，造成國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展舉步維艱，甚至曾出現(xiàn)與國(guó)外碳纖維技術(shù)差距逐漸拉大的情況。
2.企業(yè)巨頭少
從專利數(shù)據(jù)上分析，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國(guó)石油化工股份有限公司和東華大學(xué)為國(guó)內(nèi)申請(qǐng)?zhí)祭w維專利最多的單位，單個(gè)申請(qǐng)人申請(qǐng)量最多為268件，還不及日本東麗公司的十分之一。雖然在專利申請(qǐng)總量上，我國(guó)已經(jīng)超過(guò)日本和美國(guó)成為碳纖維領(lǐng)域?qū)＠孔疃嗟膰?guó)家，但與國(guó)外相比，我國(guó)專利申請(qǐng)集中度低，尚缺乏能夠與國(guó)外相抗衡的巨頭企業(yè)。
3.實(shí)際產(chǎn)量低
從產(chǎn)能上，以國(guó)際上最為通用的聚丙烯腈（PAN）基碳纖維為例，我國(guó)碳纖維理論產(chǎn)能呈現(xiàn)出逐年上升的態(tài)勢(shì)，但從絕對(duì)數(shù)量上看，我國(guó)大陸PAN基碳纖維生產(chǎn)能力只有日本東麗公司一家公司的一半左右，如表3所示。此外，我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)還存在著產(chǎn)能多產(chǎn)量少的實(shí)際問題，在產(chǎn)業(yè)鏈中上游，我國(guó)已經(jīng)初步具備了碳纖維生產(chǎn)能力，但是存在現(xiàn)有產(chǎn)能無(wú)法充分釋放的問題。國(guó)際上的產(chǎn)能釋放率平均達(dá)到65%，東麗有時(shí)能達(dá)到70%，但是我們的產(chǎn)能釋放率才29%，由此造成我國(guó)國(guó)內(nèi)實(shí)際產(chǎn)量和國(guó)外差距進(jìn)一步增大，這反應(yīng)出我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)銜接有待完善的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。目前，我國(guó)碳纖維進(jìn)口數(shù)量維持高位，2018年進(jìn)口量達(dá)3477噸，同比增長(zhǎng)13.1%。
表 3 ：2011-2018年中國(guó)PAN基碳纖維生產(chǎn)能力統(tǒng)計(jì)（來(lái)源：中國(guó)化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)）
2011-2018年中國(guó)PAN基碳纖維生產(chǎn)能力統(tǒng)計(jì) | ||
年份 | 產(chǎn)能（kt/a） | 同比增長(zhǎng)（%） |
2011年 | 6.65 | - |
2012年 | 7.65 | 15.04% |
2013年 | 11.15 | 45.75% |
2014年 | 13.15 | 17.94% |
2015年 | 13.15 | 0.00% |
2016年 | 14.06 | 6.92% |
2017年 | 15.14 | 7.68% |
2018年 | 16.59 | 9.58% |
4.專利質(zhì)量低
在碳纖維專利數(shù)量上，我國(guó)已躍居全球首位，說(shuō)明我國(guó)碳纖維行業(yè)在關(guān)鍵領(lǐng)域取得了一定的突破，另一方面，這和我國(guó)近年來(lái)大力發(fā)展知識(shí)產(chǎn)權(quán)政策密不可分。但對(duì)于關(guān)鍵技術(shù)的專利保護(hù)策略而言，我國(guó)產(chǎn)業(yè)的專利質(zhì)量還有待提高，與日本和美國(guó)的專利布局模式還存在一定差距。以各國(guó)專利布局情況為例，美國(guó)碳纖維領(lǐng)域海外布局專利高達(dá)其總申請(qǐng)量的56%，日本海外布局申請(qǐng)也達(dá)到了27%，并且日本巨頭公司已在華布局了大量碳纖維專利，東麗一家公司就在我國(guó)布局了106件碳纖維相關(guān)專利。而我國(guó)的海外申請(qǐng)數(shù)量?jī)H占總申請(qǐng)量的1%，遠(yuǎn)低于美國(guó)和日本（圖5）。另一方面，我國(guó)技術(shù)人員專利維權(quán)意識(shí)仍然有待提高，在美國(guó)波音公司與北京化工大學(xué)的聯(lián)合申請(qǐng)中，美國(guó)波音公司對(duì)2017年申請(qǐng)的兩項(xiàng)專利均提出了國(guó)際申請(qǐng)（表4），足見其對(duì)我國(guó)研究成果的重視。但是北京化工大學(xué)僅對(duì)該項(xiàng)技術(shù)在中國(guó)申請(qǐng)的專利具有專利權(quán)，而在海外申請(qǐng)的專利文件中明確指出了專利權(quán)僅屬于波音公司，從而排除了我國(guó)申請(qǐng)人在該項(xiàng)技術(shù)的海外權(quán)利。
（a）中國(guó) （b）日本 （c）美國(guó)
圖 5 各國(guó)專利布局情況
表 4 ：波音與北京化工大學(xué)的共同申請(qǐng)列表
申請(qǐng)?zhí)?/span> | 專利名稱 | 申請(qǐng)日 | 同族專利 | 中國(guó)申請(qǐng)人海外權(quán)利 |
CN106807425A | 廢棄碳纖維樹脂基復(fù)合材料熱解催化劑及回收碳纖維方法 | 20170401 | AU2018243576A1 CA3023187A1 EP3433339A1 WO2018183847A1 | 無(wú) |
CN106957451A | 一種從廢棄碳纖維樹脂基復(fù)合材料中回收碳纖維的方法 | 20170401 | WO2018183838A1 | 無(wú) |
CN109651635A | 一種回收碳纖維預(yù)浸料的制備方法 | 20181109 | 暫無(wú) |
（二）我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)已經(jīng)初步形成了國(guó)產(chǎn)碳纖維合作研發(fā)、集約攻關(guān)的機(jī)制和局面，相繼突破了基本型（T300級(jí)）碳纖維工程化及應(yīng)用技術(shù)和高強(qiáng)型（T700級(jí)）碳纖維工程化關(guān)鍵技術(shù)，開展了高強(qiáng)中模型（T800級(jí)）碳纖維的工程化攻關(guān)，正在進(jìn)行地面考核驗(yàn)證，開展了高模/高強(qiáng)高模系列碳纖維研發(fā)，部分品種具備小批量試制能力。目前，我國(guó)碳纖維及其復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的上游原材料與配套材料、碳纖維研制及生產(chǎn)、復(fù)合材料研制與應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)鏈布局較為分散，尚未形成規(guī)模產(chǎn)業(yè)和明顯的產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)。從目前的技術(shù)基礎(chǔ)和發(fā)展水平看，國(guó)內(nèi)的京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角、環(huán)渤海和東北碳谷、華中六大地區(qū)初步形成了一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，并呈現(xiàn)出較好的發(fā)展勢(shì)頭。
1. 產(chǎn)業(yè)鏈上游——全國(guó)資源聯(lián)動(dòng)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)共同發(fā)展
碳纖維制備處于產(chǎn)業(yè)鏈上游，全球重要申請(qǐng)人依然以傳統(tǒng)碳纖維強(qiáng)國(guó)日本為主，中國(guó)碳纖維制備領(lǐng)域重要申請(qǐng)人包括北京化工大學(xué)、中國(guó)石油化工股份有限公司、東華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所、威海拓展纖維有限公司等。其中北京化工大學(xué)和中國(guó)石油化工有限公司為北京市申請(qǐng)人，位列國(guó)內(nèi)碳纖維制備專利申請(qǐng)前兩位，申請(qǐng)了大量聚丙烯腈原絲制備、紡絲原液聚合和界面改性的相關(guān)專利。
北京化工大學(xué)申請(qǐng)的專利數(shù)量躋身全球前十（圖 6），北京化工大學(xué)與威海拓展有限公司有四項(xiàng)共同專利申請(qǐng)，說(shuō)明在碳纖維制造領(lǐng)域，大學(xué)和企業(yè)已經(jīng)初步建立起了產(chǎn)學(xué)研的合作模式。其中，北京化工大學(xué)、威海拓展纖維有限公司、航天材料及工藝研究所和北京衛(wèi)星制造廠有限公司合作開發(fā)了M55J項(xiàng)目，并于2018年5月進(jìn)行了技術(shù)驗(yàn)收，標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)M55J級(jí)高強(qiáng)高模碳纖維材料，實(shí)現(xiàn)了從工藝到裝備的完全國(guó)產(chǎn)化制備[2] 。
圖 6 碳纖維制備領(lǐng)域重要申請(qǐng)人
2. 產(chǎn)業(yè)鏈中下游——航空航天領(lǐng)域牽引碳纖維高端化
在碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈中下游，航空航天領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芴祭w維的需求量最為突出，北京地區(qū)具有較為集中的航空航天領(lǐng)域研發(fā)力量。產(chǎn)業(yè)鏈中游復(fù)合材料方面，北京地區(qū)專利申請(qǐng)量前三名分別為北京航空材料研究院、中國(guó)石油化工股份有限公司和航天材料及工藝研究所，2010年由中航工業(yè)基礎(chǔ)院、北京市政府、北京航空材料研究院、北京航空制造工程研究所共同出資成立了中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司，其繼承了北京航空材料研究院碳纖維技術(shù)的研究基礎(chǔ)，成為我國(guó)碳纖維復(fù)合材料研發(fā)的重要力量。
產(chǎn)業(yè)鏈下游碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域北京專利申請(qǐng)量前三位分別為北京航空航天大學(xué)、北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部以及中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院，均為航空航天領(lǐng)域的重要單位。由此可見，在碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域，我國(guó)已經(jīng)具有一定的航空航天應(yīng)用研究基礎(chǔ)，而航空航天屬于高端制造業(yè)，與我國(guó)的政策支撐方向相符合。歐美也正是通過(guò)在航空航天領(lǐng)域大力發(fā)展碳纖維帶動(dòng)其產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，可以預(yù)見，隨著我國(guó)大飛機(jī)等飛行器研發(fā)項(xiàng)目的逐漸深入，必將帶動(dòng)碳纖維在高端制造業(yè)具有更為廣闊的發(fā)展前景。
圖 7 碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈中下游重要申請(qǐng)人
四、發(fā)展建議
（一）制定產(chǎn)業(yè)扶持政策，應(yīng)對(duì)國(guó)外壟斷封鎖
碳纖維技術(shù)在國(guó)外發(fā)展已經(jīng)較為成熟，以日本企業(yè)為代表有針對(duì)性的進(jìn)行產(chǎn)品降價(jià)以打壓我國(guó)碳纖維技術(shù)發(fā)展，使得我國(guó)的創(chuàng)新技術(shù)在形成產(chǎn)品并進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化的道路上舉步維艱。以T300級(jí)碳纖維為例，當(dāng)我國(guó)碳纖維企業(yè)實(shí)現(xiàn)T300級(jí)碳纖維國(guó)產(chǎn)化時(shí)，以日本為首的國(guó)外碳纖維企業(yè)惡意降價(jià)傾銷，降價(jià)比例高達(dá)50%。與此相對(duì)應(yīng)的是，當(dāng)時(shí)我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)正處于初步發(fā)展階段，與國(guó)外相比產(chǎn)品成本高，穩(wěn)定性差，面對(duì)國(guó)外的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力明顯不足，使得產(chǎn)生的創(chuàng)新成果難以形成產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，從而阻斷了我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。建議我國(guó)出臺(tái)相關(guān)政策，以應(yīng)對(duì)處于國(guó)外壟斷狀態(tài)下的高端制造業(yè)關(guān)鍵技術(shù)對(duì)我國(guó)的封鎖，保護(hù)我國(guó)創(chuàng)新成果，促進(jìn)科研項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化，保障包括碳纖維在內(nèi)的高端制造業(yè)關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈健康發(fā)展。
（二）全國(guó)資源聯(lián)動(dòng)共享，產(chǎn)學(xué)研用協(xié)調(diào)發(fā)展
北京市聚集了大量碳纖維研發(fā)團(tuán)隊(duì)，尤其是航空航天等高端制造業(yè)應(yīng)用研發(fā)力量。然而很多高端制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游仍難以避免生產(chǎn)制造過(guò)程中廢氣污水所帶來(lái)的環(huán)境污染，這與北京市發(fā)展政策存在一定矛盾。為了能夠持續(xù)推進(jìn)碳纖維產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，建議發(fā)揮北京市已有的產(chǎn)學(xué)研用基礎(chǔ)，將北京化工大學(xué)與山東威海拓展纖維有限公司所形成的合作模式進(jìn)一步發(fā)展完善，納入更多的京內(nèi)外創(chuàng)新主體，如江蘇恒神股份有限公司、中復(fù)神鷹碳纖維有限公司等，充分協(xié)調(diào)京內(nèi)研發(fā)優(yōu)勢(shì)與京外生產(chǎn)制造優(yōu)勢(shì)。一方面，京內(nèi)高校、企業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)具有較為深厚的研發(fā)優(yōu)勢(shì)，掌握國(guó)內(nèi)先進(jìn)的關(guān)鍵技術(shù)，可為京外企業(yè)提供最新的科研成果，促進(jìn)京外企業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化。另一方面，京外企業(yè)具有生產(chǎn)制造優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品制備局限小，引入京內(nèi)的先進(jìn)技術(shù)能夠充分釋放京外企業(yè)產(chǎn)能，對(duì)科研成果進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證。進(jìn)一步地，京外企業(yè)產(chǎn)品投入市場(chǎng)應(yīng)用催生出新的市場(chǎng)需求，能夠反作用于京內(nèi)創(chuàng)新主體的科學(xué)研究，使得科研與生產(chǎn)有效結(jié)合，互相促進(jìn)，從而形成產(chǎn)業(yè)發(fā)展良性循環(huán)，進(jìn)一步提高產(chǎn)品成熟度，降低產(chǎn)品成本，逐步打破國(guó)外封鎖。
（三）航空航天需求牽引，打通全鏈條產(chǎn)業(yè)發(fā)展
日本通過(guò)美國(guó)航空航天需求擴(kuò)展其碳纖維海外市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)扭虧為盈。而歐美也借此機(jī)會(huì)，引進(jìn)日本東麗碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈上游產(chǎn)品，發(fā)展產(chǎn)業(yè)中游產(chǎn)品碳纖維復(fù)合材料，為波音、空客等公司碳纖維應(yīng)用端提供服務(wù)，在全球碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈中取得一席之地。根據(jù)對(duì)北京市專利和產(chǎn)業(yè)的大數(shù)據(jù)分析，北京市碳纖維中下游領(lǐng)域創(chuàng)新主體在航空航天領(lǐng)域較為集中，如復(fù)合材料領(lǐng)域包括航天材料及工藝研究所、北京航空材料研究院、中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司等，應(yīng)用端包括中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院、北京衛(wèi)星制造廠、北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部、中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院等。航空航天高端制造業(yè)為我國(guó)大力發(fā)展的高端制造業(yè)，國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)崛起驅(qū)動(dòng)碳纖維作為航空核心材料發(fā)展進(jìn)入快車道?？梢灶A(yù)測(cè)，我國(guó)在航空航天領(lǐng)域碳纖維應(yīng)用趨勢(shì)將會(huì)持續(xù)增加，可參考日本和美國(guó)的碳纖維發(fā)展模式，以產(chǎn)業(yè)鏈下游航空航天高端應(yīng)用需求為牽引，帶動(dòng)上游制備、中游復(fù)合材料，整合國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈各單位優(yōu)勢(shì)，打通碳纖維全產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展（圖 8）。
圖 8 我國(guó)碳纖維發(fā)展模式
（四）專利質(zhì)量有待加強(qiáng)，需積極獲取海外權(quán)利
在碳纖維領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量上，我國(guó)已經(jīng)躍居全球首位。但專利分析的多個(gè)維度顯示，我國(guó)專利質(zhì)量仍然存在問題，尤其是在海外專利權(quán)的獲取上存在顯著差距。一方面，我國(guó)海外專利布局少，碳纖維領(lǐng)域海外布局專利僅占總申請(qǐng)量的1%。另一方面，在我國(guó)創(chuàng)新主體與國(guó)外合作研發(fā)的項(xiàng)目中，對(duì)于知識(shí)產(chǎn)權(quán)的權(quán)利范圍，尤其是創(chuàng)新成果的海外專利權(quán)，需要積極爭(zhēng)取，盡量獲取有利地位。
（航天科工基地 李一鳴、馬曙輝、焦文慧、廉曉敏供稿）
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[1]丁剛強(qiáng). 工業(yè)機(jī)器人沖壓自動(dòng)化聯(lián)線的技術(shù)集成與應(yīng)用[J]. 裝備制造技術(shù), 2019, 289(01):175-178.
[2]佚名. 碳纖維及其復(fù)合材料領(lǐng)域[J]. 玻璃鋼/復(fù)合材料, 2017(9):107-107.