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纳米纤维产业专利技术分布现状
2020/4/7 9:23:04 易丝帮

静电纺丝法、海岛法、相分离法和自组装法为目前专利技术分布的主要方向,而静电纺丝法生产纳米纤维产品是技术创新热点区域。纳米纤维产业专利层面技术分布情况与纳米纤维产业层面现状二者基本保持一致,静电纺丝纳米纤维以操作简单、适用范围广、生产效率相对较高等优点而被广泛应用,其专利申请量占纳米纤维产业中专利总量的79%,其他三种制造工艺的专利数量均在10%以下。从纳米纤维产业中四种工艺类型获得纳米纤维的专利申请趋势来看,整体上均保持逐年增长的趋势,静电纺丝纳米纤维年申请量远高于其他三种工艺,虽然海岛法纳米纤维已有少数产品商业化,但可能由于其较高的技术壁垒并未有年专利申请量并未表现出较高的增长趋势;相分离法和自组装法纳米纤维技术方向技术起步相对较晚,但随着技术发展近几年专利申请量也出现明显的提升。

纵观静电纺丝纳米纤维产业链专利地图,产业链上游设备技术创新仍然是决定产业批量化生产的关键,但随着技术的进步更多的技术参与者投向产业链下游的产品应用研究。从纳米纤维产业的重点技术方向静电纺丝成型工艺来看,全球和中国产业链专利分布全景来看,上游的工艺设备专利占整体专利数量的比例均在40%左右,下游的产品应用专利占整体专利数量的比例接近60%。全球静电纺丝设备专利申请最早可追溯至19世纪30年代,2004年由捷克Elmarco公司申请的专利CN1849418B公开了静电纺丝纳米纤维实验设备,并且实现全球第一条静电纺丝纳米纤维生产线NanospiderTM的工业化运行,并投放市场。与此同时,上游设备的不断完善带动了多种纳米纤维成形技术也实现了商业化运转。进一步结合下游产品应用的专利申请趋势也可看出,全球和中国均是在2004年以后下游产品应用专利出现大幅的提升,因此,纳米纤维产业未来将会有更多的技术参与者基于纳米纤维材料优异的性能,在生物医用、空气过滤、电池等领域投入更多资源进行技术创新。

产业链上游设备中纺丝喷头和前/后处理装置专利数量最多,纺丝喷头为专利布局重点。上游设备的专利分布来看,全球范围和中国专利中前/后处理装置和纺丝喷头的占比分别为18.5%和11.2%以及9.9%和15.2%,前/后处理装置专利主要涉及在制造期间,即在人造长丝集束之前的连续生产过程中,化学长丝或类似物的支撑、物理处理、热处理及纤维丝的清洗或干燥;对于纺丝喷头专利主要以实现批量化生产设计的多针头式喷头和非针式喷头,从专利技术发展路线来看,非针式喷头将成为后续专利布局的重点。进一步,从上游设备各技术分支的专利申请趋势来看,纺丝喷头技术方向在2010年以后专利申请量增加趋势最为明显,反映出该技术方向在静电纺丝技术产业化进程中起了关键作用。

产业链下游近10年专利申请量远超产业链上游专利量,生物医用、空气过滤和电池三个应用方向为现阶段专利布局的热点。从全球静电纺丝纳米纤维产业链下游的产品应用来看,全球范围内下游产品应用的专利数量远高于上游设备专利数量,中国区域二者基本持平,从其技术创新趋势上进一步可看出,产业链下游的产品应用将会是未来产业发展重点方向。进一步从下游产品应用方向的专利数量分布来看,生物医用、空气过滤、电池等领域专利数量最多,尤其以生物医用领域的应用专利申请量最多,可见,上述三个技术方向将会成为未来专利布局的热点。在生物医学领域,在药物控释、创伤修复、生物组织工程等方面得到了很好的应用;由于纳米纤维独特的性能,使其在气体过滤(空气过滤)、液体过滤(水处理)及个体防护等领域表现出巨大的应用潜力;而随着新能源电池的研究热度,已纳米纤维应用在电池的多个元件中,如电极、电解质、隔膜等,纳米纤维在电池中的应用将是后续研究的重要方向。


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