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先进结构材料现状

结构材料通常被用在各种类型的机械系统中，如果没有

最佳性或最优的性价比，很难形成产业化或规模化。先进结

构材料基础研究与产业化密不可分，增材制造是结构材料未

来发展的重要方向。

在第二十二届中国科协年会”先进材料现状与发展趋势

研讨会，上，法国国家技术科学院院士、香港城市大学副校长

吕坚强调，未来我国先进结构材料创新的最佳途径，就是靠

自己的双手做出最高强、韧性最好的材料。

先进结构材料基础研究与产业化密不可分

结构材料主要应用于不同的机械系统，包括飞机、高铁、

机器人以及手机等移动系统，它最大的挑战是机动性与性价

比的优化。吕坚指出，“即便是手机、飞机、高铁这种高附

加值的产品也要考虑价格”。

不难看出，结构材料的难题在于其强度与韧性是两个相

互矛盾的要求，如何有效地将这两个要求组合起来是必须应

对的问题。

2019年，“美国三院”即美国国家科学院、美国国家工程

院、美国国家医学院针对材料领域未来发展发布了一份纲领

性的文件。这类文件每十年发表一次，此次将基础材料和合

金的基础研究、高嫡合金及纳米金属材料列为发展的重要材

料。

吕坚指出，先进结构材料基础研究与产业化是分不开的,

“从概念提出到原理性探索、综合性能研究，再到材料最终的

应用研究，缺一不可。因此，我们在结构设计、发展新方法、

研究多尺度、跨尺度的结构表征，综合结构性能关系和工艺

优化、工业应用等领域，都必须做出好的研究，才能够把

整体的产业链发展好”。

结构材料通常被用在各种类型机械系统中，如果没有

最佳性或最优的性价比，很难形成产业化或规模化。我国许

多重要的机械系统，如汽车发动机、高铁传动系统、手机等

一些关键零部件等均需要进口。如何赶上世界先进水平，发

现新的结构材料都是非常重要的研究课题。

从材料的角度看，材料的非均匀性是控制材料力学性能、

物理性能、化学性能的重要因素。吕坚与团队提出，首先应

当研究材料的化学非均匀性，包括各种尺度的析出、多相材

料和化学成分的变化。同时也要研究拓扑和物理的非均匀性,

包括晶界、字晶界、晶格畸变、相界、位错墙等。

吕坚指出，从纳米结构工程看，从无序金属玻璃发展到

有序的纳米和玻璃混合项，其晶力的稳定性、相互作用性和

高阶的挛晶、位错的工程，都能在纳米晶材料和非晶材料

中实现高强、高韧的要求，因而出现了超纳双向材料，这就

是他所提出的一种新型复合材料。

近年来全球也研发了许多新型金属结构材料，主要利用

不同的增韧机理包括多层材料、梯度材料、混合晶力材料、

纳米析出材料、纳米李晶材料、多级李晶和超纳双相材料、

超纳多相材料等。其中，我国科学家以及华裔科学家对这一

新型金属结构材料家族的贡献非常大。

而多级纳米结构金属的关键科学问题，则要对结构设计、

纳米材料形式原理、演化规律、可控设备及工艺优化、生成

材料后的变形机制及综合性调控、工业应用探索等做很多基

础性的研究。

多种研究成果解决实际问题

吕坚团队和合作者主要针对表层梯度纳米材料、多层梯

度纳米结构、多向纳米晶及挛晶镶嵌结构，多级纳米挛晶结

构及超纳双相结构开展研究。

他首先介绍了其研究的多级挛晶材料。香港城市大学先

进结构材料研究中心及材料科学国家科学研究中心大湾区

研究部的重要研究方向，是先进材料的多尺度力学，即从原

子尺度一直做到飞机的大尺度。从材料方面看，则主要研究

高嫡合金、金属间化合物、金属玻璃、结构纳米材料、超纳

材料和3D打印。

“我们同时还做材料基因组的研究和一维、二维材料的力

学研究；多级纳米材料历年也做了不同的研究并发现了不同

的增韧机理；推出了三维多级李晶材料强韧性非常好。我们

还提出了梯度结构，特别是提出了混合的原子相双相和金属

玻璃的双相镶嵌结构。在发现不同的断裂机制或者增韧机制

的同时，还发现了不同模拟机上的工具，因此可以有效地理

解、计算这些材料，同时利用这些材料来做设计。”

他们研发的多级李晶钢板强度不仅高于同类型钢板，而

且比传统的钛基合金、铝基合金的强度都要高出不少。

“我们发现完全可以形成三级以上的挛晶，五级李晶或

者更高阶李晶的高强、高韧都可以在材料中得到体现。在李

晶铜、李晶银中都已经明确发现，高阶的李晶可以让材料获

得更好的高强高韧比。”吕坚表示。

超纳材料是由不同类型材料组成的一种新型的结构，它

基本的结构尺寸单元小于10纳米。与不同的金属或者纳米

结构材料相比，10纳米是非常小的尺寸，同时也是里程碑

式的尺寸。

这一尺寸下所得到的材料稳定结构，其力学性能、物理

性能、化学性能都有一些奇特的性能。吕坚说：“我们有五种

不同类型的超纳材料，包括超纳米晶和金属玻璃两类不同

的金属玻璃混合，两类不同的金属玻璃交叉混合；还有超纳

晶和晶界混合两种不同类型的超纳晶混合，都可以形成不同

类型的超纳结构，而这种超纳结构是未来结构材料最重要的

研究方向之一。”

吕坚与团队成功地将超纳材料在纳米晶金属玻璃双相、

高强高韧镁合金、铝合金中得以实现。他指出，这种超纳材

料是一种新型的颠覆性材料，其结果发表在2017年5月4

日的《自然》杂志封面上，这是中国科学家首次在结构材料

上发表的封面文章。

“这种新型结构材料的变形能力远超普通镁基合金与镁

基金属玻璃，它的力学性能在超纳双相结构下是非常奇特，

也是非常有意义的。”吕坚说。

最重要的是，他们成功地制备了全致密的超纳双相结构,

这一结构也成功地在铝合金上得以实现。这种材料也可以用

来做柔性材料，包括高分子材料的弹性部分等。

应用要先解决国家需求

对于先进结构材料的应用，吕坚指出，研发先进材料最

主要的目的是能将其用于某一种机械系统上，“因此我们第一

个任务是能够解决国家的需求”。

他举的第一个例子是国产航空发动机关键部件的残余

应力问题。我国涡轮盘的高温合金机匣等部件，普遍存在由

残余应力引起的超预期变形问题，其加工尺寸、精度、装配

效率都受到影响，而且使用变形后会影响部件的寿命，导

致整机性能受到影响。

“因此我们和钢铁研究总院合作健立了高温合金锻件残

余应力的计算与预判方法。在自主开发的系统里头，涡轮盘

残余应力梯度降低了70%,加工变形降低1个数量级，效率

提升1倍，与国际水平相当，在不同的型号发动机上可以

得到全面的推广。”吕坚说。

在纳米材料形成预应力的工程中，如何得到可变形机翼

是他举的第二个例子。飞机的效率与翅膀的形状有关系，面

对不同的速度与不同的空气状况，其形状应该是不同的。但

通常情况下，飞机的机翼是不可变形的，吕坚指出，可变

形状机翼是未来航空发展的一个重要的方向。

吕坚团队最近所研发的一种变形、多稳态结构的材料在

同一种情况下，可以有不同的形状。而这一形状改变后，材

料结构仍然非常稳定，适合于可变形机翼、可变形几何结

构力的机械系统上。

“我们可以把这个技术用在航空发动机，或者飞机的翅膀

上。在飞机翅膀上，每一个控制点可以有两个不同的形状,

N个控制点就可以有2的N次方组合形状。这种调节可以

大大改变航空发动机及飞机翅膀的空气动力学，可以得到不

同的空气动力学响应以及航空喷气的方向。”

自力更生是创新最佳途径

在吕坚看来，增材制造是未来结构材料一个非常重要的

方向。他们研发的弹性体衍生折纸陶瓷和4D打印陶瓷，可

以打印出复杂形状的陶瓷叶片，其抗高温性能非常好。

不仅可以打印出折纸陶瓷，而且还能制造出形状特别复

杂的各种类型纳米陶瓷。同时，还可以制造出普通方法所

制造不出来的几何形状。

针对金属3D打印存在孔隙度的问题，吕坚团队通过表

面纳米化可以大幅度地降低孔隙度，提高疲劳极限。“特别

是能将钛合金的疲劳极限提高将近一倍，大幅度地提高这些

材料的力学性能和寿命，让它接近于钛合金锻造结构的强

度。”

他认为，今后钢铁仍是非常具有发展前途的材料，其次

就是各种类型高嫡合金。

“高嫡合金具备非常好的强度和高温抗氧化性能，因此也

是未来发展的重要方向。从材料的基础研究来看，我们寻找

的材料会越来越接近理论值；同时在合金设计上，我们可以

通过高通量综合法、人工智能的方法设计双相超纳结构，从

而找到新的超纳结构合金体系。”

应变非局域化是结构材料领域未来发展的重大问题，即

如何发展新型的结构材料，让它的应变非局域化——包括软

硬材料的结合、各种材料的组合等。

吕坚表示，不同的工艺会产生不同的机制和组织结构，

也会形成不同的增韧结构，可以在多尺度的应用下获得高强

高韧的材料。

他总结道：“未来研究先进结构材料创新的最佳途径，就

是靠自己的双手做出最高强、韧性最好的材料。因此，中国

结构材料的发展方向应该是引领世界潮流发展，而变革式创

新需要敏锐的眼光、好奇心、信心、恒心、机遇与运气，机

遇与运气永远是被有准备的人抓住的。”

先进结构材料

先进结构材料是以强度、硬度、塑性、韧性等力学性能

为基础的新材料统称，是我国发展装备制造、现代交通、海

洋工程、电子信息、新能源、航空航天等战略性新兴产业的

基础，按材料属性可以分为钢铁、有色金属等金属结构材料,

工程塑料和合成树脂等高分子结构材料，新型特种陶瓷等无

机结构材料和高性能复合材料等。在当前阶段，国际先进结

构材料产业重点关注高品质特殊钢、新型轻合金、特种合金、

结构陶瓷、玻璃、工程塑料等。

本期将主要针对这5类先进结构材料推送相关的专利信

息。内容包含：最新行业动态、新增专利预警分析、公知公

用技术公开、核心专利解读及产业链发展剖析。

导读

01最新行业动态

02新增专利预警分析

03公知公用技术公开

04核心专利技术解读

05广州市先进结构材料产业发展现状剖析

一、最新行业动态

工信部等四部委联合印发《原材料工业“三品”实施方案》

,

2022年9月，工业和信息化部、国资委、市场监管总局、

知识产权局等四部门联合发布《原材料工业“三品”实施方案》

（下称《实施方案》）。《实施方案》部署了原材料品种培

优、原材料品质提升、原材料品牌建设三项重点工程。一是

实施原材料品种培优工程。通过清理、整合、优化传统材料

标准，重点发展和培育新材料和绿色低碳产品，推动原材料

品种优化升级。二是实施原材料品质提升工程。通过提升基

础材料产品质量、完善重点产品标准体系、建设公共服务平

台，推动原材料品质整体提升。三是实施原材料品牌建设工

程。通过实施中国原材料精品培育行动、商标品牌战略，培

育和扶持一批原材料企业、产品、区域和商标品牌。

《实施方案》明确，原材料品种培优工程包括传统材料

产品、新材料产品和绿色低碳产品，其中，新材料产品涉及

支持鼓励高温合金、航空轻合金材料、超高纯稀土金属及化

合物、高性能特种钢、可降解生物材料、特种涂层、光刻胶、

靶材、抛光液、光电显示材料、光纤材料、压电晶体材料、

工业气体、仿生合成橡胶、人工晶体、高性能功能玻璃、先

进陶瓷材料、特种分离膜以及高性能稀土磁性、催化、光功

能、储氢材料等关键基础材料研发和产业化。加强石墨烯、

超导材料、智能仿生材料、液态金属等前沿新材料的质量性

能研发。

我国首套大丝束碳纤维国产线成功投产

2022年10月10日，我国首个万吨级48K大丝束碳纤

维工程第一套国产线在中国石化上海石化碳纤维产业基地

投料开车，并生产出合格产品，产品性能媲美国外同级别产

品，质量达到国际先进水平。这标志中国石化大丝束碳纤维

从关键技术突破、工业试生产、产业化，成功走向规模化和

关键装备国产化，一举破除我国碳纤维生产和装备受制于人

的被动局面，真正实现自主可控。

在碳纤维行业内，通常将每束碳纤维根数大于4.8万根

（简称48K）的称为大丝束碳纤维。该条48K大丝束碳纤维

国产线可实现规模化、高品质生产。该项目采用中国石化自

主开发的PAN（聚丙烯睛）基大丝束原丝、碳纤维技术，分

两个阶段实施，计划于2024年全部建成投产，届时共达到

2.4万吨/年原丝、1.2万吨/年大丝束碳纤维产能。

大丝束碳纤维性能优越被称为“新材料之王”、“黑黄金”。

上海石化研发生产的大丝束碳纤维，是一种含碳量在95%以

上的高强度新型纤维材料。其力学性能优异，比重不到钢的

四分之一，强度却是钢的7至9倍，并且还具有耐腐蚀的特

性。此外，48K大丝束最大的优势是在相同的生产条件下,

不仅可以大幅度提高碳纤维单线产能和质量性能，还可以实

现生产低成本化，从而打破碳纤维高昂价格带来的应用局限。

二、新增专利预警分析

通过检索，得到先进结构材料领域于2022年10月1日

至2022年10月31日期间公开新增专利公开5083件，其中

高品质特殊钢领域1040件；新型轻合金领域1074件；特种

合金领域1157件；结构陶瓷、玻璃领域1082件；工程塑料

领域1186件。（部分专利同时属于多个技术领域）。

排名前10的申请人中有5家来自中国，5家来自日本，

这与中国、日本的制造业发展规模较大，并且欧美国家将中

低端制造业转移到亚洲国家有关。这些先进结构材料领域巨

头企业充分利用专利布局抢占技术制高点，专利实力与企业

的市场竞争地位一致。新增专利的细分领域及主要申请人情

况如下图所示。

旧事）♦日怏住金

出事）1MM公司

（日本）三叫停

（中・）皿0大学

（日本）日mu

（BO

图1新增专利的细分领域及主要申请人情况（单位件）

注：1、由于各国专利局的专利数据收集过程存在时间

差，中国新公开专利数据收集时间最短，所以新增中国专利

相对较多。

1中国科学院

中国科学院是中国自然科学最高学术机构、科学技术最

高咨询机构、自然科学与高技术综合研究发展中心。中国科

学院控股有限公司，是经国务院批准设立的首家中央级事业

单位经营性国有资产管理公司，是国家经营性国有资产管理

体制改革试点企业。

2019年8月，在山东南部城市滕州，“中科院新材料产

业基金，，在中国科学院、国科控股、山东省科技厅的见证下被

揭下“红盖头”，这意味着中国科学院控股有限公司（以下简

称国科控股）全力打造的“中国科学院新材料技术创新与产业

化联盟”（以下简称中科院新材料联盟）补齐了关键的一环。

2018年6月，中试创新基地被中国科学院控股有限公司与绍

兴市人民政府共同助推成立，该基地将助推中科院化工新材

料领域前沿技术在杭州湾落地、转化，逐步形成一批具有全

球主导权的新材料产品，推动产业的转型升级，成为中国新

材料产业的创新'高地”。中国科学院本期新增专利申请数量

为91件，以特种合金、结构陶瓷、玻璃领域为主。

2新日铁柱金

新日铁住金是日本一家大型钢铁公司，前身分别为新日

本制铁与住友金属工业，两家公司于2012年10月1日合并

改名为新日铁住金。2017年3月，新日铁住金收购日新制钢。

日新制钢是日本第四大钢铁企业，主要生产不锈钢材、建筑

用钢板和汽车零部件用的特殊钢材。新日铁住金与日新制钢

签署了备忘录，新日铁住金计划将对日新制钢的出资比例进

行提高，日新制钢成为新日铁住金的子公司。2018年，新日

铁住金公司将旗下核心子公司一新日铁住金化学和新日铁

住金材料正式合并，命名为新日铁住金化学与材料公司，该

公司主要从事以煤化工为主轴的功能材料与电子材料等的

研发与生产，并利用研发能力优势，瞄准新兴市场。新日铁

住金公司本期新增专利申请数量为38件，以高品质特殊钢

领域为主。

3旭化成公司

旭化成公司以化学和材料科学为基础，是一家涉足合成

纤维、化学品、消费品、建筑建材、电子和医疗服务等不同

领域产品和服务的跨国公司。旭化成化学是旭化成集团所有

与化学相关业务的核心运营公司。旭化成从1923年在日本

首次采用卡萨里工艺商业化生产合成氨生产开始，通过工艺

的变革和产品的研发持续推动公司的发展和扩大。目前在许

多基础化学品、合成树脂、动能性膜材料领域，无论规模还

是技术优势均处在全球行业领先地位。旭化成化学是全球第

二大丙烯睛（合成ABS树脂的重要原料）的生产厂家；亚洲

最大的苯乙烯单体生产商。在工程塑料领域，旭化成也居全

球领先地位，公司是全球唯一同时拥有生产尼龙66、聚甲醛、

改性聚苯酸以及酯交换法生产聚碳酸酯技术的企业，强大的

技术研发能力使得公司在与巴斯夫等欧美巨头的市场竞争

中一直保持不败的地位。旭化成公司本期新增专利申请数量

为36件，以工程塑料为主。

本部分选取本领域新增专利价值度最大的前10个列出，

详情如下表1。

表1新增专利列表（专利价值度前10）

序号公开号专利标题申请人细分领域

BIOTRON1K

1CA2867773C铁合金、其制造方法及其用途新型轻合金

AG

2CN110199039B通过还原四氯化钛制造钛合金材料通用电气公司新型轻合金

EBC和包含吸辄剂相的莫来石粘结

3US11479515B2通用电气公司结构陶瓷、玻璃

涂层

釉上彩装饰材料、陶瓷器产品的制SAGA

4USII4795I4B2结构陶克,玻璃

造方法PREFECTURE

热钢化玻璃及用r玻璃的热钢化的

5KR102454959BI康宁公司结构陶瓷、玻璃

方法和设备

维苏威英国有限

6CNI08727040B多孔耐火浇注材料及其用途和制造结构陶瓷.玻璃

公司

7JP715I140B2氟树脂片材、层压板及其制造方法旭硝子集团工程塑料

聚介物膜、防水透声膜、防水透■膜、

8KRI02458688BI日东电工集团结构陶登、玻璃

吸附用片和光学膜

•种3D打印用级用微化抽膏料及共

9CN113754430B西安交通大学结构陶谎、玻璃

制备方法和应用

10US11459272B2一种制备合金铁和水泥材料的方法清华大学新型轻合金

三、公知公用技术公开

通过检索并筛选出先进结构材料领域在2022年10月1

日—2022年10月31日公知公用专利共有10件，其中高品

质特殊钢领域2件，新型轻合金领域1件，特种合金领域3

件；结构陶瓷、玻璃领域2件；工程塑料领域2件。详情如

下表2o

表2公知公用技术列表

序号公开号专利标题申请人细分领域

高模量玻璃纤维组合物及其玻^ju-7,力y

1JP2022543I75A结构陶瓷、玻璃

璃纤维和复合材料八二一95fyK

2JP2022I51099A辐射冷却膜材料大阪燃气株式会社新型轻合金

3JP2022542485A多层膜及其制造方法3M公司工程塑料

硬质合金11合构件的制造方法

4JP2O22)45554A久株式会社特种合金

和真空抽吸装置的制造方法

将笼式中间散装容器转换为可ODINCONSULTING

5US2O22O3226O8AI高品质特殊钢

堆用植物材料干燥器的方法LLC

6JP2022159203A氟树脂组合物和模划制品大金工业集团工程期料

，〈才卜C勺Jl/彳v4

高性能被铁硼各向同性碳粉的夕口v4.7b二工

7JP2O22I58836A特种合金

制备方法一vT97IPX力＞

八二一"一

8JP2022145475A触化硅衬底日立集团结构陶自、玻璃

上海五星铜业股份rr限

9JP2022I51475A锡黄铜合金及其制造方法特种合金

公司

一种结合钢、链条和橡胶板的

10JP2022I58784A佐々木克是高品质特殊钢

工具

注：公知公用专利是指那些由于法律原因、时域原因、

地域原因而不受法律保护，可以由他人免费使用的专利技术。

对这些专利做好引进消化吸收再创新推进工作，可以低投入、

高效率地提升企业自主创新能力。

四、核心专利技术解读

专利文献集法律、经济以及技术属性于一身，核心专利

的出现，往往会对行业发展到了一个关键的时期，甚至会对

行业带来颠覆性的影响。通过对新增核心专利的筛选和解读,

可以帮助企业快速定位产业的关键技术发展现状，为企业的

战略决策提供重要的信息支撑。

先进结构材料领域在2022年10月1日至2022年10月

31日新增的5083件专利中，专利价值度为60以上的专利数

量为63件，分布在高品质特殊钢领域6件，新型轻合金领

域14件，特种合金领域16件，结构陶瓷、玻璃领域17件，

工程塑料领域13件（部分专利拥有多个技术方向）o取其

中专利价值度超过70以上的两件专利进行解读。

五、广州市先进结构材料产业发展现状剖析

先进结构材料产业链可以分为三层：上游原材料、中游

材料制造和下游应用领域。

上游：先进结构材料产业的基础，主要是包括金属原料

（钛、铁、铝、银等）、非金属矿物材料（石英石、黏土、

石灰石等）、通用工程塑料（聚酰胺、聚甲醛、热塑性聚酯

等人特种工程塑料（聚酰亚胺、聚芳酯等）以及高温合金

（铁基高温合金、钻基高温合金等）等。

中游：先进结构材料产业的核心，主要包括高品质特殊

钢材料、高性能新型轻合金材料、特种合金材料、结构陶瓷、

玻璃材料、工程塑料材料、金属件化合物材料、生物医用高

分值材料等。

下游：先进结构材料产业的延伸，主要为应用领域，广

泛应用于高端装备、生物医用、电子信息、航天航空、船舶

新材料作为国民经济先导性产业和高端制造及国防工

业等的关键保障，是各国战略竞争的焦点。我国新材料产业

的战略地位不断提升，目前已上升到国家战略层面，先后将

其列入国家高新技术产业、重点战略性新兴产业和《中国制

造2025》十大重点领域。目前我国发展新材料产业的核心目

标是：提升新材料的基础支撑能力，实现我国从材料大国到

材料强国的转变。为促进了技术的发展和产业的升级，我国

制定了许多规划和政策大力推动新材料产业的发展，《新材

料产业发展指南》明确了“十三五”期间新材料产业发展的重

点领域，具体从先进基础材料、关键战略材料、前沿新材料

三个方向展开，先进基础材料的重点技术方向为先进钢铁材

料、先进有色金属材料、先进化工材料、先进建筑材料、特

种合金、高性能分离膜材料等。目前我国的新材料产业已形

成集群式的发展模式，基本形成了以环渤海、长三角、珠三

角为轴心，东北、中西部特色突出的产业集群分布，各区域

材料产业的发展和空间分布都各有优势、各具特点。

广东省新材料产业发展十分迅速，目前已作为广东省先

进制造业6大重点发展产业之一，《广东省战略性新兴产业

发展“十三五”规划》指出，广东主要发展三大新材料，分别

为前沿新材料、高性能复合材料及特种功能材料、高端精品

钢材。目前已形成以广州、深圳、佛山、中山、肇庆等市为

重点的高性能复合材料及战略前沿材料产业基地，以广州、

湛江、韶关、阳江等市为重点的高端精品钢材生产基地。

图3全国先进结构材料产业专利数量分布热力图

通过图中可以看出，广州市在先进结构材料产业的专利

为12385件，占广东省的24.5%，位列广东省第一。广州市

作为广东省发展新材料的前沿城市，近年来，就先进合金材

料、先进高分子材料、先进金属材料、先进无机非金属材料、

工程塑料、先进复合材料等材料产业发展的诸多方向陆续出

台相关政策。

《广州市建设“中国制造2025”试点示范城市实施方案》

指出到2020年，建立起较为完善的产业研发创新体系，到

2025年，质量、品牌效益进一步提升，实现总产值6100亿

元，建成国内一流的新材料与精细化工产业基地。《广州制

造2025战略规划》提出围绕新材料产业和未来产业，引进

一批集聚国际高端要素、高技术含量的跨国公司。把新一代

信息技术、高端装备制造、绿色低碳、生物医药、数字经济、

新材料、海洋经济七大战略新兴产业作为重中之重筹划布局。

，韶关市《,

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河源市

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r州市惠州市“广阳市

汕尾市

云浮市

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茂名市阳江市?r

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\J.

图4广东省先进结构材料产业专利数量分布热力图

将分析维度再做进一步聚焦，研究中国先进结构材料产

业重点城市的创新发展现状，从而获知广州市在先进结构材

料产业上的发展优劣势。

十三五以来，全国许多城市和地区纷纷出台支持新材料

产业发展的政策规划，大力发展新材料产业，全国涌现出一

批在新材料产业发展上具有鲜明特色的城市。在全国范围内

选取具有区域代表性的15个重点城市，如广州市、深圳市、

北京市、上海市、苏州市、天津市、南京市等在本产业的专

利分布情况做横向对比，统计结果如图5所示。

从图中信息可以看出，北京市、上海市在全国先进结构

材料产业处于第一梯队位置，发明有效专利总量远超中国其

他城市，专利总量均超过9000件。相比之下，广州市的先

进结构材料产业处于第二梯队，专利数量超过4000件；在

先进结构材料产业重点细分方向上，广州市在高品质特殊钢、

新型轻合金、特种合金、结构陶瓷、玻璃领域的创新能力都

属于中等水平，优劣势均不明显」旦在工程塑料领域，广州

市的创新能力较强，发明有效专利数量仅次于北京市、上海

市、苏州市，达到1632件。进一步聚焦各城市企业专利占

比后发现，相对于北京市、上海市等城市，广州市本产业企

业的创新能力也较为平均。

发明有效专利

地域

专利总革高品质特殊纲侬轻合金特种合名

1S23

广州市4514I9821207

I3557I795

深圳市376965

2693I

北京市11574943075518

小市1J915618782373

I39911974

南京市8621288

||5462I89211231

苏州市1562

I575

天津市2444686817

常州市2094458536647

重庆市2083282I1116698

------------

济南市2097380500624

青品市1411418347430

成都市I3302J574628989

武汉市39868881717953

I35501578

宁波市8091413

图5中国先进结构材料产业重点城市专利分布状况

广州市先进结构材料产业基础分析：

企业/高校是产业发展的主要载体，也是产业发展的基础,

通过挖掘广州先进结构材料产业领域的重点企业/高校的专

利布局情况，获知企业/高校研发方向和产业发展趋势。

图6数据显示，华南理工大学在先进结构材料产业细分

领域的高品质特殊钢、新型轻合金、特种合金、结构陶瓷、

玻璃材料的专利申请量处于第一的位置，这与先进结构材料

属于新材料产业中较新的技术分支，产业化基础较差，因此

高校在该领域具有更多的研究成果有关。并且，高校对先进

结构材料各个重点方向的研究都会涉及，研究范围较广。华

南理工大学材料科学与工程学院下设4个系（高分子材料科

学与工程系、无机材料科学与工程系、金属材料科学与工程

系、电子材料科学与工程系），6个研究院/所（材料科学研

究所、高分子光电材料与元器件研究所、生物医学工程研究

院、高分子研究所、光通信材料研究所、高技术陶瓷及应用

研究所），1个国家重点实验室（发光材料与器件国家重点

实验室），4个省部级重点实验室（特种功能材料教育部重

点实验室、高性能与功能高分子材