我國碳纖維產業專利戰略研究

摘要：本文從專利的角度對我國碳纖維領域的技術情況進行分析，了解了碳纖維在我國的申請量、技術生命周期、地域分布情況、IPC技術領域情況及趨勢、主要的競爭機構情況和申請機構類型情況等等，通過對碳纖維領域專利情況的分析，找到技術壁壘并提出相應的對策建議。

關鍵詞：碳纖維 專利分析 專利戰略

1 概述

碳纖維是一種由碳元素組成并且含碳量高于90%的無機高分子纖維，除具有密度低、強度高、模量高、重量輕、抗輻射、耐腐蝕、穩定性強等特點之外，還具有良好導電導熱性、柔軟易加工等優異性能。使它被廣泛應用于航空航天、國防軍事等尖端領域以及高級體育用品、基礎設施、運輸工具、環保和醫療器械等民用工業[1]。碳纖維有兩種分類，一種是根據力學性能可分為通用型、高性能型碳纖維；另一種是根據原絲類型可分為粘膠基、瀝青基和聚丙烯腈（PAN）基碳纖維。目前，全世界碳纖維生產中以聚丙烯腈基碳纖維為主[2]。

在《國家戰略性新興產業發展“十二五”規劃》中，國家對包括碳纖維在內的高性能纖維產品在工業領域應用發展進行了立項和重點部署，積極研制高性能、高質量碳纖維產品，并不斷拓展其在能源、軍用、建筑、航空航天、環保、汽車、造船、民用等方面的應用[3]。新材料產業蘊藏著巨大的潛力，已成為世界各國及區域優先發展的戰略重點，新材料產業將成為我國高新技術領域中重點支持和發展的產業，因此本文通過對碳纖維產業專利情況的分析與研究，旨在了解目前我國碳纖維產業專利的申請情況，并找出技術壁壘，制定相應的專利戰略。

2 數據來源

本文所有數據來自國家知識產權局數據庫，以1985-

2013年2月間，關鍵詞為碳纖維的專利為研究對象，共獲得專利申請量7897條，其中發明專利4431條；實用新型專利3367條；外觀設計專利99條。因為專利從申請到公開有18個月的滯后期，使得大量專利還處于未公開狀態，所以2012、2013年數據還會有所變化，僅供參考。

3 專利分析

本文將對在華申請專利的總體趨勢、區域、IPC技術領域、主要競爭機構四個大類進行專利文獻信息的計量分析。①總體趨勢分析包括：申請年、公開年的總體趨勢分析；技術生命周期包括技術生長率分析、技術衰老系數分析、技術成熟系數分析、新技術特征系數分析。②區域分析是中國專利申請省份對比分析。③IPC構成分析包括IPC分布和趨勢分析。④主要競爭機構分析包括機構構成、機構趨勢、機構IPC分布及中國專利申請機構類型分析。

3.1 總體趨勢

3.1.1 總體申請趨勢

我國是從20世紀70年代開始研究碳纖維技術，從1975年開始，碳纖維的研究和開發被列入國家攻關項目，國家的重視和市場的潛力使得我國碳纖維的開發研究逐漸進入了發展時期。從圖中的數據可以看出，我國在碳纖維領域取得了相當大的進展，從1985年-1990年專利申請數量幾乎為零，從1991年開始專利申請數量呈指數增長，主要是因為碳纖維材料的優異性能被人們所認識，人們對碳纖維技術也開始進行大力的研發。從2000年開始，專利申請數量出現了明顯的遞增趨勢，2011年專利申請數量達到了頂峰，為1409件，碳纖維仍處于專利申請的高速發展階段，碳纖維產業的自主研制已初具規模。碳纖維技術的研發工作已經得到了充分的重視，人們也逐漸意識到對知識產權的保護。研發水平及產業化規模已成為衡量一個國家經濟社會發展、科技進步和國防實力的重要標志。

從1985年開始，到2011年，申請量一直大于公開量，2012年公開量反而大于申請量，申請量和公開量曲線出現交匯，說明該項技術的增長速度出現了減緩的趨勢，遇到了一些技術壁壘。

3.1.2 技術生命周期

專利技術生命周期分為四個發展階段：技術萌芽期、技術發展期、技術成熟期和技術衰退期。從圖中可以看出技術生長率、技術成熟系數、技術衰老系數和新技術特征系數隨時間的變化情況。

技術生長率表示的是發明專利申請或授權量占過去五年總量的比率，技術生長率基本在0.2-0.4之間，說明新材料技術二十多年來一直保持長期穩定的技術生長，新的技術、新的發明不斷出現，新材料技術具有良好的發展軌跡。技術成熟系數表示的是發明專利申請或授權量占發明和實用新型授權總量的比率，技術成熟系數一直保持在0.4-0.8之間，從2000年開始一直保持在0.6左右，可以看出，新材料技術的發明專利在該領域總的專利申請量中保持了較高的比例，該技術處于良好的增長期。技術衰老系數表示的是發明和實用新型專利的申請和授權量占發明、實用新型和外觀設計總量的比率，技術衰老系數在2009年之前均為1，說明在固態照明領域沒有外觀設計方面的專利，申請量為零，人們都積極在發明和實用新型方面申請專利，該項技術沒有表現出陳舊的跡象，技術發展力十分旺盛。2011和2012年小于1，但因為專利申請到授權有18個月的滯后期所以2011年到2012年的數據暫不分析。新技術特征系數表示的是該項技術新興或衰老的綜合指標，值越大，新技術特征越強，預示它越具有發展潛力。技術成熟系數和新技術特征系數是成正比的，這表明一個領域的新技術的出現，可以使該領域逐漸走向成熟。

根據以上對新材料技術領域技術生命周期的分析，我們認為，新材料技術是一項具有良好的發展歷史與背景，而且在未來的發展過程中將保持較快的速度，具有很好的發展潛力與前景。

3.2 區域分析（見圖3）

圖3中顯示的是排名前20位的省份申請的專利數量情況，排名前三位的分別是江蘇省1027件；遼寧省838件；上海590件。江蘇省已經成為我國碳纖維領域專利申請第一大省，這與該地擁有中復神鷹等多個碳纖維復合材料生產大型公司有關。而遼寧省據第二位是由于鞍山鋼鐵集團、大連曉健集團均在此申請的專利。吉林省排在第20位，為152件，屬于中游水平，說明吉林省還應該加強在碳纖維領域的研發投入力度，提高科技創新能力和加快成果轉化。

3.3 IPC技術領域分析

為了更深入地了解碳纖維領域專利的研發重點，我們利用IPC（國際專利分類號）來做技術分類統計分析。國際專利分類號（IPC）將專利分為“部、大類、小類、大組、小組”五個級別，下面從構成和趨勢方向考察1985-2012年間在華申請的專利分布情況。

3.3.1 IPC構成

碳纖維具有高強度、高模量、耐腐蝕、耐高溫、耐疲勞、導電、傳熱、抗蠕變等特性，屬典型的高新技術產品，主要用于制備先進復合材料（ACM），已廣泛應用于宇航、體育用品、工業、交通運輸及土木建筑等領域。

從圖4中可以看出，排名前十名的IPC分類中，H部（電學）和B（作業；運輸）部類最多，可見碳纖維領域申請的專利都是與電力和材料有關的技術領域。從IPC小類的技術領域上看，申請量最高的是H05B小類（電熱和其他類目不包含的電照明），有538件專利；其次是D01F小類（碳纖維的制備領域），有專利397件。具體分類說明見表1。

3.3.2 逐年趨勢分析（見圖5）

從專利IPC小類逐年申請量統計結果可以看到，2000年以前碳纖維各個領域的發展還處于一個比較緩慢的階段，2000年以后開始迅速發展，尤其是2009年之后迅猛發展。D01F（制作人造長絲、線、纖維、鬃或帶子的化學特征；專用于生產碳纖維的設備）和H05B（電熱；其他類目不包含的電照明）為主要發展領域，此外，C08L、H01B、H01M領域也有較快發展，主要體現在高分子化合物的組合物和介電材料等應用領域。

3.4 主要競爭機構分析

3.4.1 主要競爭機構構成

從圖6中可以看出排名前十位的主要申請人情況，其中外國的機構有日本的昭和電工株式會社，該企業的產品涉及化學、無機和電子信息等領域，在碳纖維領域也有所涉及。雖然只有日本一家企業在華申請專業，這已經說明日本很重視中國的市場，更加重視對知識產權的保護。中國的高等院所有哈爾濱工業大學、東華大學、北京化工大學、上海交通大學和武漢理工大學五家高等院校，占前十名的一半，高校在注重知識產權保護的同時更應該加強對科技成果的轉化，以促進碳纖維產業的發展。河南科信電纜有限公司申請的專利數最多，為134件；其次是肖忠淵以個人名義申請專利109件。

3.4.2 主要競爭機構趨勢

圖7顯示的是前十位的專利權人逐年申請專利的情況，各申請機構的申請量都是從2005年以后開始上升，增長幅度緩慢，2012年達到了頂峰，尤其是河南科信電纜有限公司的申請量為117件。肖忠淵以個人名義申請的專利量在2006-2007年出現一個小高峰，共申請專利99項，肖忠淵被稱為“碳纖維之父”，2000年自主研發了國內第一條碳纖維生產線，在2008年成立了三河天久實用科技有限公司，全力推進碳纖維及其高性能復合材料產業化，致力于將三河基地建成“中國碳谷”。

3.4.3 主要競爭機構IPC

圖8中顯示的是排名前十位的專利權人對前十位IPC小類的專利申請情況，以掌握我國碳纖維產業的主要專利權人的技術差異。從圖中可以看出，東華大學、北京化工大學和昭和電工株式會社在專用于碳纖維生產設備（D01F）方面申請的專利比較多；海南科信電纜有限公司在電纜、導體、絕緣體、導電、絕緣或介電材料的選擇（H01B）方面申請的專利比較多，達到62件；肖忠淵主要致力于在電熱、其他類目不包含的電照明（H05B）和專用于生產碳纖維的設備（D01F）這兩個分類中申請專利。

3.4.4 中國專利申請機構類型

由圖9可以看出，在碳纖維領域主要的專利權人以工礦企業為主，為2894件，占到總數的42%；其次是個人擁有2008件專利，大量的個人參與碳纖維的專利申請，說明我國的碳纖維專利成果應用量還顯不足；大專院校擁有1477件專利，大專院校主要從事科學研究，應該和企業聯合開發，促進產學研合作，使更多的科研成果應用于生產，促進碳纖維產業的發展。

4 總結和建議

4.1 我國碳纖維領域專利現狀總結

通過對我國碳纖維領域的專利進行分析，詳細了解了碳纖維領域的申請量、申請趨勢、區域分布、IPC構成及主要競爭機構的情況。從申請量上看，碳纖維領域的專利申請數量逐年呈遞增趨勢；從技術生命周期看，碳纖維技術屬于發展期，在發展過程中保持較快的速度，具有很好的發展潛力和前景；從區域分布看，排在前三位的分別是江蘇省、遼寧省和上海；從IPC技術領域看，碳纖維專利主要集中在電熱和用于生產碳纖維設備的領域；從主要競爭機構看，工礦企業和個人申請的專利數最多，尤其是河南科信電纜有限公司專利申請數量最多134件，其次是肖忠淵以個人名義申請的專利109件。

4.2 我國碳纖維領域專利戰略的建議

專利作為知識產權的重要組成部分，在我國碳纖維產業發展中起著越來越重要的作用，以專利權形式表現出的技術創新成果將成為衡量我國碳纖維產業發展水平和潛力的重要指標[4]。專利戰略的制定與實施也將在很大程度上影響我國碳纖維產業在國內外市場上的競爭力，因此，我國碳纖維產業要想在國內外市場競爭中獲得優勢地位，就要根據我國碳纖維產業的發展環境，研究設計適合其自身特點和發展現狀的專利戰略。

4.2.1 建立健全知識產權體系

當前我國碳纖維產業專利不多、質量偏低，有一部分原因是因為有的企業或個人不想投入資金去搞研發，而是采用剽竊、抄襲等手段來獲得利益，針對這一情況我國應建立起一套完善的知識產權保護體系，做到有法可依，依法嚴厲打擊不正當的剽竊和抄襲等行為，使研究人員切身感受到它們的知識產權是得到法律保護的[5]。

4.2.2 在碳纖維產業內部建立專利保護聯盟

為了增加碳纖維產業的整體競爭實力，應在產業內部形成專利保護聯盟，以爭取在國際競爭中的優勢地位。專利保護聯盟是由產業內部的在技術上具有一些競爭優勢的企業聯合起來，通過專利共享戰略建立某一類產品的行業標準，從而嚴格控制了此類產品的生產及銷售，進而控制了生產此類產品的企業[6]。

4.2.3 突破核心技術，加大新產品研發

在外部資源運用上，應以市場需求為導向，不斷地豐富碳纖維產品品種和系列，以改善產品結構為重點加大新產品開發，突破核心技術，及時開發適應市場的產品[7]。

4.2.4 構建自主創新公共技術平臺

我國政府應起到牽頭作用，集成整合碳纖維領域的科研院所和企業等各方科技資源，建立產學研自主創新平臺，根據我國碳纖維領域專利情況，找出我們的優勢項，給以鼓勵政策使其保持良好勢頭[8]。

我國碳纖維產業鏈日趨完善，受益于龐大的內需市場，技術研發成果接連涌現，生產企業投資熱情高漲，我國碳纖維產業市場潛力巨大、發展前景廣闊[9]。

參考文獻：

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基金項目：

吉林省科技發展計劃項目（項目編號：20121619）。