纤纤细丝如何编织产业大网

　　PAN基碳纤维生产工艺中的聚合、纺丝以及成碳热处理，决定着碳纤维的质量和性能稳定性。尤其是聚合属于PAN基碳纤维原丝制造的源头，是基础而重要的分支，对于碳纤维生产的质量及稳定性有较大影响。因此，PAN基碳纤维的聚合专利申请量在近些年始终呈现快速增长趋势，从1964～1979年的53项，增长到1996～2010年的238项。2005年以后，聚合分支也是我国的研究重点，申请量始终在各个分支中处于优势地位。这主要是由于对共聚单体进行改进能获得高取向、低缺陷、高强度的PAN基碳纤维。

　　而从专利被引用的频次看，在PAN基碳纤维的聚合技术领域，被引用次数最多的前50件专利中，三菱丽阳、东丽、东邦、塞拉尼斯占了72%，且存在相互交叉引用。沈琏表示，这说明作为制备碳纤维基础的PAN聚合的重要技术也都集中在大公司手中，并且相互之间存在技术依赖。

　　掌控未来看应用

　　碳纤维虽然可以通过独立使用发挥某些功能，但它属于脆性材料，伸长率低，直接使用的情况较少，只有将它与基本材料牢固地结合在一起，才能体现出其优异的力学性能，使之更好地承载负荷。因此，碳纤维主要应用在复合材料中做增强材料，起到承载负荷的作用。

　　2000年之后，人们越来越重视对碳纤维下游产品的开发和保护，碳纤维应用领域的专利申请量也随之陡然上升，使得应用领域的申请远大于工艺领域的申请。据国家知识产权局专利局专利审查员阚泓介绍，碳纤维应用的全球专利申请量为40198项，占总量的82%；碳纤维生产工艺的全球申请量为8861项，占总量的18%。全球的碳纤维专利应用申请量是工艺申请量的4.6倍。与全球专利申请趋势相同，碳纤维应用方面的中国专利申请量也远远高于生产工艺方面的申请量，是后者的6.7倍。“这说明，中国碳纤维的应用领域在急剧扩大，进一步导致需求量上升。”阚泓说。

　　碳纤维的初级应用始于复合材料，而能够形成竞争和垄断且极具市场价值的复合材料则集中在航空制造业。据悉，波音公司早期机型B737上使用的碳纤维复合材料，用量不足机重的1%，种类也仅限于内饰材料。到了后来的B787机型，复合材料取代铝合金结构成为飞机的首选主结构材料，其用量占到机体结构重量的50%。紧随其后，空客在A350和A320中也大量采用了轻体复合材料。

　　碳纤维复合材料在大型民用飞机中的全球专利申请量为3692项，其中中国专利申请量为248件。《报告》课题组通过对这些专利进行统计分析发现，申请量排名前10位的申请人分别对应了在航空制造供应链中的四大类主要参与者。阚泓表示：“这些参与者大量参与碳纤维复合材料的专利申请，通过上下游的配合研发，为稳固他们在航空制造产业链中的地位打下了基础。”

　　应用领域扩大，需求也必将增加。据相关部门预测，世界碳纤维需求将以每年约13%的速度飞速增长，碳纤维的全球需求量在2012年达到6万吨，在2018年将达到10万吨。因此，张伟波建议，我国的碳纤维产业发展应与下游应用相结合，注重下游产品的开发应用，延伸产业链条，重点围绕民用航空、汽车、建筑工程、海洋工程、电力输送、油气开采和机械设备等领域需求，开发各种形态的碳纤维增强复合材料、中间材料及零部件，不断满足经济和社会的发展需求。

　　PAN基碳纤维全球市场份额分布图

　　(来源：国家知识产权局专利局化学发明审查部)

　　2015年我国碳纤维需求量预测

　　(来源：国家知识产权局专利局化学发明审查部)