石墨烯改性纤维全球技术及产业化现状分析7500字

1、石墨烯改性纤维全球技术及产业化现状分析7500字 摘要专利承载着全世界最前沿的技术信息，根据统计显示，全世界90%95%的最新技术动态以专利的形式公之于众。无论是对高校、科研院所甚至企业单位而言，专利是专利申请人或专利权人唯一不得不向公众透露关键信息的方式，即以公开换保护。及时理解和掌握全球石墨烯应用专利申请状况，有利于推动石墨烯产业进步，促进成果转化，推进技术创新，为我国石墨烯产业开展提供参考。 毕业关键词石墨烯；专利；分析；技术；应用DOI1013939/jcnkizgsc202229030石墨烯是一种新型碳材料，拉伸强度130GPa，最高的杨氏模量1TPa，并且有最高的载流子迁移率150

2、00cm2?V-1?S-1和最快传热速度导热系数5000W?m-1?K-1，为单层碳原子堆积成的二维蜂窝状晶体构造，石墨烯在电学、热学、力学、光学等方面有诸多优良性能，其理论应用领域广泛。从2022年石墨烯被发现至2022年获得诺贝尔奖期间经历了萌芽期，2022年至2022年是石墨烯理论研究及制备研究爆发式开展阶段，再好的技术和材料不能产业化应用都是昙花一现，因此2022年是石墨烯应用元年，无论是高校、科研院所，还是企业单位都进入了石墨烯应用研究及产业化阶段。石墨烯各方面理论数据虽好，但难以应用，找到一个好的应用方向，是非常可贵的。济南圣泉集团股份通过研究发现，利用石墨烯改性的纺织纤维具有抗菌

3、、抗螨虫、低温远红外发热等功能，后期通过与黑龙江大学、青岛大学、东华大学结合研发，成功将石墨烯改性纤维应用于各类服装及床上用品，并实现了商业化运作。1全球石墨烯改性纤维专利11全球石墨烯改性纤维专利申请量态势分析人类利用纤维的历史比拟悠久了，从1848年粘胶纤维被J默塞发现之后，各种人造纤维陆续登上人类历史的舞台。随着技术的不断改良，各种特种纤维也相继出现。从图1中可以看出，2022年开场，研发人员开场尝试着将石墨烯应用到纺织行业中，但是直到2022年5年间一共申请专利20项，年平均4项的申请量，该技术处于萌芽期，开展非常缓慢，前景不被研发人员看好。2022年之后，该领域的专利申请量开场逐年大

4、幅度地增加，越来越多的研发团队进入该技术领域。主要的原因在于2022年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈?盖姆Andre Geim和克斯特亚?诺沃消洛夫Konstantin Novoselov发现了石墨烯，大家对这一新的物质开场探究性地应用，但在2022年两位科学家获得诺贝尔物理学奖之后，大家对石墨烯在各领域的应用研究出现了空前的热情。2022年之前，由于石墨烯自身的特性，可纺性差，价格昂贵，一直限制其传统纺纱和织造领域的应用，石墨烯可纺纤维的研究一直存在着瓶颈。在2022年高超团队申请了系列聚合物接枝的石墨烯纤维，实现了石墨烯宏观纤维的可纺性，但是与传统纺织行业的纤维还存在着很大的差异。中

5、国专利CN103046151A公开日为2022年4月17日，公开了一种石墨烯共混再生纤维素纤维及其制备方法，该方法与技术制备的系列石墨烯复合纤维产品力学性能优异、导热耐热，研发的石墨烯/再生纤维素复合纤维2022年通过山东省科技厅成果鉴定，该产品的制备方法属国际首创，整体技术到达国际先进程度，创始了石墨烯应用于传统纺织行业的先河，目前该技术在济南圣泉集团股份得到应用转化。从图中也可以看出在2022年之后，关于石墨烯在纺织领域的应用出现了井喷式的增长，2022年申请量到达331件，2022年的数据受专利公开的滞后的影响不做参考，但是从国内外的各新闻报道及我国的政策驱动，可以预见2022年的申请量

6、还会有所增加。12最早公开区域分布分析图2是石墨烯改性纤维在全球申请的最早公开区域分布图。全球公开区域反映的是全球范围内石墨烯改性纤维相关专利申请的国际主要专利权人的地域分布信息，从另一方面可以反映出全球主要市场区域分布情况，专利集中的地区也是市场竞争及市场需求比拟旺盛的地区。最先公开国一般都是首先提出该项专利技术的国家，即专利技术的来源国，一般是专利权人所在国家或地区，也是该项技术首先要求获得专利权保护的国家或地区。从图2可以看出，该领域的专利申请来源地主要包括中国、韩国、美国、中国台湾、日本。其中中国在石墨烯改性纤维领域的研发实力一枝独秀，专利申请公开量最大，到达全球总申请量的八成以上，如

7、此高的专利份额充分证实了中国在石墨烯改性纤维领域的引领地位，无论是研发资金还是研发人员的投入都是其他国家无法与之相提并论的。其次为韩国和美国，专利申请公开量达全球申请量的5%和3%，其研发实力也不容小觑，但与中国之间的差距仍然是宏大的，目前尚不构成对中国的指导地位的直接威胁。接下来的第三梯队是中国台湾和日本，这两个地区的专利量仅为全球申请公开量的1%，可以看出第三梯队石墨烯改性纤维研发和?布局也在进展之中，但面对中国大陆的先发优势，要在该领域内形成气候，尚需假以时日。总之，中国在石墨烯改性纤维领域的研究占有明显的优势，其专利申请量远远超过其他各国和地区的申请量。虽然美国、日本、韩国是目前世界上

8、化纤及特种纤维领域是比拟领先的国家，它们拥有该领域大局部的重要申请人，例如杜邦、东丽、东丽、钟纺、韩一合纤等，但是这些国家的企业对石墨烯改性纤维领域的涉足还是比拟有限的。13专利权人分析对石墨烯改性纤维的申请主要是中国专利，中国专利在下面将详细介绍，因此我们对国外的专利权人进展排名，如图3所示。从图3中可以看出，排名前十位的专利权人的申请量都比拟小，申请量最大的仅3项，分别为Korea Inst Sci Tech，Acelon Chemicals And Fiber Corp和Vorbeck Materials Corp，其余的专利权人申请量为1项。 11Fisehel W AA Proper

9、ty Rights Approach to American Land Use ControlsM.Baltimore，MD： Johns Hopkins University Press，199312Fischel WAHomevoters，Municipal Corporate Governance，and the Benefit View of the Property TaxJ.National Tax Journal，200154：157-17413Hamilton B WCapitalization of Intrajurisdictional Differences in Loc

10、al Tax Prices： mentJ.American Economic Review，197669：481-484从整个的申请量分布来说该领域的专利申请较为分散，专利申请的技术集中度不高，目前国外的市场占有率的数据尚不明确，更没有形成在世界范围内可以排在前列的企业。2中国石墨烯改性纤维专利21中国石墨烯改性纤维专利申请量态势分析中国是最大的化纤消费、进口和使用国之一，也是化纤的一个主要市场。随着石墨烯改性纤维领域研发的深化，技术已经趋于成熟，将要进入消费市场，世界各国的申请人也必将积极在中国进展专利申请，以期望获得技术和市场先机。截至统计日，中国相关专利申请量到达了815项。图4是石墨烯

11、改性纤维中国专利申请量的开展态势图。从图4中可以看出，石墨烯改性纤维的中国专利申请始于2022年，随后很长的一段时间增长的态势相对缓慢；直到2022年之后才出现比拟多的专利申请，随后几年的增长速度越来越快，到2022年中国专利申请量到达最大值，申请量为326项，申请量最大的是东华大学29项，其次是济南圣泉20项。可见，该领域的中国专利申请比拟分散，技术壁垒尚在形成中，企业研发进入该领域相比照拟容易；中国专利申请量趋势变化与全球申请量趋势变化根本形同，足以说明中国在该领域的技术领先地位和市场优势。22申请国分析对石墨烯改性纤维的中国专利申请来源地的申请量和受权量进展了统计，结果如图5所示。在专利

12、技术来源方面，中国大陆申请人的申请量为796项，约占全部申请的977%；源自中国台湾及国外申请人的申请量那么为19项，约占全部申请的23%。从图5可知，除中国大陆外，中国台湾、美国和韩国的申请量名列前茅。这种分布情况与前文提到的全球专利申请国信息大致相当。中国大陆石墨烯改性纤维行业专利申请796项，说明中国大陆申请人在该领域的专利意识比拟强，在其他国家和地区企业及研究人员还没有认识到该领域潜在的宏大前景时就已经纷纷投入?领域的研发中，并对相关技术研发成果进展专利保护。我国的专利申请量虽然很大，但是申请人较分散。虽然有些专利技术已经到达全球领先的程度，但目前来说由于应用市场的拓展需要时间，所以短

13、期内的高收益比拟难实现。但考虑到我国企业在石墨烯改性纤维领域的投入增加、国家政策的鼓励，以及该领域潜在的宏大的商机，国内外专利申请量很有可能会继续上升，尤其是国外的化纤及特种纤维厂家，它们本来就应用比拟先进的工艺及研发团队，石墨烯改性纤维领域的技术壁垒尚未形成，要想赶上或超过我国的技术程度可能性比拟大。23申请人分析石墨烯改性纤维领域专利申请量中国排名前十位的申请人如图6所示。从图6可以看出，排名前十位的申请人中，都是中国的企业或者高校，与全球专利排名一样，但是各专利权人的研究侧重点有所不同。从图中可以看出在高校申请人中排名第一的为东华大学，专利申请量为49项，研究的侧重点在石墨烯涂覆的纺织纤

14、维在催化领域的应用；排名第二的为青岛大学，专利申请量为18项，研究的侧重点在石墨烯改性聚合物纤维、石墨烯改性海藻纤维、石墨烯改性再生纤维素纤维的等改性纤维的制备方法；排名第三的为哈尔滨工业大学，专利申请13项，研究的侧重点主要是石墨烯外表接枝改性纤维、石墨烯上浆液等方面的研究；紧随其后的是天津工业大学11项，研究的侧重点主要是石墨烯改性蛋白纤维、石墨烯整理织物、石墨烯改性聚合物调温纤维等；浙江大学10项，研究的侧重点主要是导电石墨烯接枝纤维、石墨烯纤维无纺布电热膜；四川大学8项，研究的侧重点主要是石墨烯改性聚氨酯合成革纤维、纳米离子改性纤维等。从图中可以看出在企业申请人中排名第一的济南圣泉集团

15、股份，专利申请量为27项，研究的侧重点为石墨烯改性聚合物纤维、石墨烯改性粘纤、石墨烯色浆以及石墨烯改性纤维在服装、家居、保健等领域的应用；排名第二的为合肥康龄，专利申请量为16项，研究的侧重点在石墨烯改性聚甲醛复合材料领域，进步该材料的抗紫外、抗老化、抗静电、耐腐蚀、导热性等性能；排名第三的为无锡市长安曙光，专利申请14项，研究的侧重点在石墨烯改性纤维的应用，纤维毡、手套等，进步制品的防辐射、吸波、耐磨等性能；排名第四的是安徽玉发塑业，专利申请8项，研究的侧重点主要是石墨烯改性聚乙烯母粒，以进步该材料的抗菌、阻燃、耐老化、耐酸碱、耐上下温等性能。此外，在以上分析中可以看出济南圣泉与青岛大学的研

16、究侧重点最为相似，在共同专利权人青岛大学和济南圣泉存在共有专利，说明这两家单位的合作比拟亲密，同时竞争也是最大的。3石墨烯改性纤维的应用分析通过石墨烯对纤维进展改性可以给其带来许多优异的性能，例如强度高，任性好，质轻，导电导热快等优点，甚至还可以使其具有抗菌、抗螨虫、低温远红外发热等功能，因此被广泛应用于各个领域。截至2022年4月27日，涉及石墨烯改性纤维应用的专利申请量为184项，在技术领域布局上，相比制备专利，应用专利公开数量远低于制备专利公开数量，这说明国内外目前更重视石墨烯改性纤维及原料的制备专利布局，利用上游专利控制下游石墨烯改性纤维制品行业。下面对石墨烯改性纤维制品应用的184项

17、专利进展分析。 31全球专利概况311专利申请态势分析从图7可以看出，2022年之前，有关石墨烯改性纤维制品的专利申请量极少，只有4项申请；20222022年，专利申请量呈波动式增长，2022年之后专利申请量呈现井喷式增长，可见在2022年之后，研究人员认识到石墨烯的特殊功能与纺织相结合可以到达意想不到的效果，它的有益性能是其他材料很难实现的。随着研究的不断深化，石墨烯改性纤维更多的性能被发现，应用领域不断被扩展，因此投身于此领域的研究人员越来越多。312公开国分布有关有关石墨烯改性纤维制品主要公开国如图8所示。从图8可以看出，有关石墨烯改性纤维制品的公开国与石墨烯改性纤维的分布类似，说明这些

18、国家研究石墨烯改性纤维的同时，研究人员也对石墨烯改性纤维制品进展了专利布局。专利布局最多的还是中国，专利申请量为175项，占全球总申请量的95%，其次是韩国，专利申请5项，占总量的3%，紧随其后的是美国，专利申请2项，占比1%，英国和德国也有少量专利布局。32中国专利概况321专利申请态势分析对石墨烯改性纤维制品在中国申请的175项专利进展申请趋势分析，如图9所示。有关石墨烯改性纤维制品的专利申请量非常大，根本都是中国专利申请，从申请量的变化趋势来看与全球专利的申请趋势是一致的，20222022年，专利申请量呈波动式增长，2022年之后专利申请量呈现井喷式增长。可见中国的专利申请量的变化直接影

19、响着全球专利申请量的变化，在该领域中中国专利的申请处于绝对的优势地位，专利技术处于领先地位。就申请人国别来看，图10的中国申请人共申请专利174项，国外申请人只有一个为韩国，申请专利仅1项，说明我国技术创新程度远远超过了国外知名纤维制品企业，如杜邦、东丽等，这在很大程度上反映了我国纤维制品的领域在研发程度和技术敏感性上处于较高的程度，也说明国外公司对该领域的关注度比拟小，也给我国石墨烯改性纤维制品的技术开展提供了契机。中国市场的专利壁垒逐渐形成，国外想进入中国市场存在较大阻力。322主要申请人在中国申请石墨烯改性纤维制品方面相关的专利申请人排名如图11所示。从图11中可以看出，专利申请量排名前

20、三位的申请人分别为济南圣泉、无锡长安曙光及义乌麻尚生针织。其中济南圣泉专利申请量有11项，占专利申请总量的63%，可见济南圣泉在中国专利布局意识较强，处于中国石墨烯改性纤维制品下游产品市场的指导地位；紧随其后的是无锡长安曙光，专利申请量分别为10项，占专利申请总量的57%，其研发实力不容小觑；排名第三的义乌麻尚生针织，专利申请量为6项，其余申请人都不超过5项实力落后于前几位申请人。总体来看，我国企业比拟分散，最多仅占申请总量的63%。说明我国尚未出现领军企业，市场竞争力较低，准入门槛较低。33石墨烯改性纤维制品分布分析?墨烯改性纤维制品分布进展分析如图12所示。从图12可以看出，石墨烯改性纤维

21、制品主要用作面料及织物、衣服及饰品、电热垫/毡、保健医疗用品、过滤/吸波、涮洗用品、防弹衣、导电线、面膜、渔网、帐篷、平安带及其他应用，其专利申请量分别为69项、40项、21项、16项、10项、5项、3项、3项、1项、1项、1项、1项、13项。其中，在面料及织物应用的专利申请量最大，其次是衣服及饰品包括服装、内衣、内裤、护腕、脖套、假发等，这两个领域主要是利用了石墨烯改性纤维的高强度、透气、防污、亲疏水性、抗紫外、导电、抑菌等性能；应用量比拟大的领域还有电热垫/毡和保健医疗用品包括理疗服、止血带、创可贴、卫生巾、绷带等，主要是利用石墨烯改性纤维的导电、导热、远红外、抑菌、吸附等有益性能；其他的应用还包括吸附性的应用于过滤嘴、过滤布和吸波布，抗菌抑菌性能的应用于涮洗用品毛巾、澡巾、牙刷等，抗冲击柔韧性应用于防弹衣，导电性应用于导线，远红外促进微循环应用于面膜，高强度应用于渔网、平安带，抗紫外线应用于帐篷。4总结与展望专利布局主要包括专利的技术布局，产业链布局和地域布局。除此之外，还应当综合考虑专利保护的类型，申请人的选择，创造人是否