高性能碳化物先進(jìn)陶瓷材料發(fā)展順應(yīng)了《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》的核心要求，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)剎車片、反射鏡、吸波材料、防彈裝甲、核燃料、機(jī)械密封件、軸承等。我國對高性能碳化物陶瓷材料的研究雖已取得一定進(jìn)展，但因其生產(chǎn)工藝和燒成環(huán)境十分苛刻，對生產(chǎn)裝備、加工技術(shù)要求較高，導(dǎo)致我國尚未能實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，絕大多數(shù)產(chǎn)品仍停留在實驗室階段。國家知識產(chǎn)權(quán)局專利分析普及推廣項目高性能碳化物先進(jìn)陶瓷材料課題組站位專利視角進(jìn)行了系統(tǒng)且全面的技術(shù)挖掘分析，希望能為行業(yè)提供一定參考。
申請分布情況
截至2019年6月30日，全球范圍內(nèi)提交的高性能碳化物先進(jìn)陶瓷材料專利申請總量為4.9815萬件，其中在華申請量為8011件，占比16.08%。美國、日本、德國在該領(lǐng)域的研究起步較早，我國起步較晚，但近年來提交的專利申請量增長迅速，已實現(xiàn)反超位居首位。（如圖1）在全球高性能碳化物先進(jìn)陶瓷材料專利申請量排名前二十的申請人中，日本企業(yè)占據(jù)8席，美國企業(yè)有4席，法國企業(yè)有2席。從平均被引次數(shù)和活躍度來看，排名前五的企業(yè)分別是日本礙子、日本揖斐電、美國通用電氣、法國圣戈班和日本三菱。
1.美國通用電氣公司
美國通用電氣公司提交的高性能碳化物先進(jìn)陶瓷材料專利總量為877件。1974年之前，該公司在這一領(lǐng)域的專利申請不足10件，主要專利布局在美國本土。隨著通用電氣公司逐漸在全球24個國家建立起113家分廠，專利布局轉(zhuǎn)戰(zhàn)歐洲和亞洲，歐洲、美國和日本成為當(dāng)前通用電氣公司主要的專利布局市場。
從技術(shù)構(gòu)成來看，通用電氣公司高性能碳化物先進(jìn)陶瓷材料技術(shù)主要集中在燃?xì)鉁u輪機(jī)部件、涂層，其中燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)用碳化物復(fù)合材料是通用電氣公司近年的研究重點。
2.日本礙子公司
日本礙子公司提交的高性能碳化物先進(jìn)陶瓷材料專利申請總量為1399件，在華專利申請僅62件，專利布局主要集中在日本本土、美國和歐洲市場。
從技術(shù)構(gòu)成來看，日本礙子公司高性能碳化物先進(jìn)陶瓷材料技術(shù)主要集中在汽車尾氣凈化催化劑載體和產(chǎn)業(yè)工程產(chǎn)品及裝置技術(shù)上。
3.中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所提交的高性能碳化物先進(jìn)陶瓷材料專利申請總量為175件，在中外文期刊發(fā)表研究文獻(xiàn)400篇。上海硅酸鹽研究所自上世紀(jì)70年代開始開展碳化物陶瓷材料研究，早在1978年研究員江東亮發(fā)表了第一篇科技論文，但直到1991年上海硅酸鹽研究所才提交了第一件專利申請。隨著新材料的發(fā)展，上海硅酸鹽研究所陸續(xù)在碳化硅陶瓷反射鏡、纖維增強(qiáng)碳化物陶瓷基復(fù)合材料等方面有突破性進(jìn)展。（如圖2）
重點技術(shù)分析
1.成型技術(shù)
全球高性能碳化物先進(jìn)陶瓷材料成型技術(shù)專利申請總量為4485件，成型技術(shù)原創(chuàng)國家和地區(qū)及目標(biāo)國家和地區(qū)主要是中國、日本、美國和歐洲。上世紀(jì)50年代末開始有碳化物陶瓷材料成型技術(shù)專利布局，90年代之后，成型技術(shù)專利數(shù)量快速增長。當(dāng)前高性能碳化物先進(jìn)陶瓷材料模壓成型技術(shù)因其成本低、易操作以及較強(qiáng)的適用性等特點占據(jù)主力地位，凝膠注模成型和3D打印成型近5年處于活躍期，是未來技術(shù)發(fā)展的重要方向。
2.燒結(jié)技術(shù)
全球高性能碳化物先進(jìn)陶瓷材料燒結(jié)技術(shù)專利申請總量為3890件，燒結(jié)技術(shù)創(chuàng)新主體以日本、美國和中國企業(yè)及科研單位為主。初期美國Carborundum公司開始進(jìn)行常壓燒結(jié)技術(shù)專利布局，40至60年代陸續(xù)出現(xiàn)反應(yīng)燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、氣氛燒結(jié)等，70至90年代碳化物自蔓延燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)、微波燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)、激光燒結(jié)等新興燒結(jié)技術(shù)開始發(fā)展。技術(shù)改進(jìn)方面，技術(shù)人員可在基體、制備工藝、燒結(jié)助劑等方面著手改進(jìn)，進(jìn)一步提高強(qiáng)度、致密度和斷裂韌性，降低成本。
3.航天航空用碳化物先進(jìn)陶瓷材料
全球范圍內(nèi)提交的航天航空用碳化物陶瓷材料專利申請總量為1837件，其中碳化物陶瓷復(fù)合材料領(lǐng)域申請最多，占總量的43.08%，C/SiC復(fù)合材料和SiC/SiC復(fù)合材料則是航天航空用碳化物陶瓷材料研發(fā)熱點。中國、美國、日本和歐洲是航天航空用碳化物陶瓷材料的主要技術(shù)原創(chuàng)國家和地區(qū)以及市場目標(biāo)國家和地區(qū)。國外研發(fā)力量比較集中，以美國通用電氣公司、美國聯(lián)合技術(shù)公司、法國賽峰集團(tuán)等大型企業(yè)為主；國內(nèi)以中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、上海硅酸鹽研究所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等高校和科研院所為主。技術(shù)改進(jìn)方面，提高航天航空用C/SiC復(fù)合材料的抗氧化性能、力學(xué)性能、耐高溫性能，以及降低航天航空用SiC/SiC復(fù)合材料成本、提高其抗氧化性能和力學(xué)性能等是研究重點。
4.防彈裝甲用碳化物先進(jìn)陶瓷材料
全球范圍內(nèi)提交的防彈裝甲用碳化物陶瓷材料專利申請總量為368件，其中在華專利申請最多，有168件。從全球創(chuàng)新情況來看，可重點關(guān)注浙江立泰復(fù)合材料股份有限公司的碳化硼人體防彈板、防彈盾牌、陶瓷防彈頭盔和車用防彈板等技術(shù)，寧波榮溢化纖科技有限公司的碳化硅復(fù)合防彈板、防彈衣及雙曲面碳化硅防彈插板等技術(shù)，M·丘比德技術(shù)公司的碳化硅、碳化硼裝甲陶瓷技術(shù)，佐治亞科技研究公司的碳化硼基材料、防彈裝甲的封裝等技術(shù)。（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利分析普及推廣項目高性能碳化物先進(jìn)陶瓷材料課題組）
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