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碳纖維是一種新型無機(jī)無機(jī)纖維材料，其碳含量高于95%。具有低密度、高強(qiáng)度、耐高溫、高化學(xué)穩(wěn)定性、抗疲勞、耐磨損等優(yōu)異的物理化學(xué)性能。并且具有振動(dòng)衰減率高，導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，電磁屏蔽性能好，熱膨脹系數(shù)低等良好的特性。這些優(yōu)異的性能使得碳纖維在航空航天、軌道交通、車輛制造、武器、工程機(jī)械、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、海洋工程、石油工程、風(fēng)能、體育用品等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
由于碳纖維及其復(fù)合材料在國防和人民生活中發(fā)揮著重要作用，許多專家對(duì)其發(fā)展和研究趨勢(shì)進(jìn)行了重點(diǎn)分析。周宏回顧了美國科學(xué)家在高性能碳纖維技術(shù)發(fā)展初期的科技貢獻(xiàn)，對(duì)碳纖維的六個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域和最近的技術(shù)進(jìn)步進(jìn)行了具體的描述和報(bào)道;綜述了碳纖維的生產(chǎn)工藝、性能及應(yīng)用、技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)我國碳纖維發(fā)展中存在的問題提出了建設(shè)性意見。此外，許多人還對(duì)碳纖維及其復(fù)合材料領(lǐng)域的論文和專利進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和研究分析。例如，馬祥林等人從計(jì)量學(xué)的角度分析了1998-2017年中國碳纖維專利的分布和應(yīng)用領(lǐng)域。楊思思等人基于Innography平臺(tái)，從專利的年度發(fā)展趨勢(shì)出發(fā)，對(duì)全球碳纖維布專利進(jìn)行了檢索和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。分析了專利權(quán)人、專利技術(shù)熱點(diǎn)和技術(shù)核心專利。
從碳纖維研究的發(fā)展軌跡來看，我國的研究幾乎與世界同步，但發(fā)展緩慢。高性能碳纖維的生產(chǎn)規(guī)模和質(zhì)量與國外不同。加快研發(fā)進(jìn)程，推進(jìn)戰(zhàn)略布局，搶占未來產(chǎn)業(yè)是當(dāng)務(wù)之急。因此，本文首先對(duì)碳纖維研究領(lǐng)域的國家項(xiàng)目布局進(jìn)行研究，以了解各國的研發(fā)路徑規(guī)劃。其次，由于碳纖維的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究對(duì)于碳纖維技術(shù)的研究與發(fā)展具有極其重要的意義，因此我們從學(xué)術(shù)研究角度進(jìn)行了研究。成就-SCI論文和應(yīng)用研究成果-專利同步計(jì)量分析，以充分了解碳纖維領(lǐng)域的研究和開發(fā)進(jìn)展;并掃描該領(lǐng)域的最新研究以瞥見國際前沿研究和開發(fā)的進(jìn)展皮特。最后，基于以上研究結(jié)果，對(duì)我國碳纖維的研究與發(fā)展提出了建議。
全球碳纖維研究論文產(chǎn)出量最大的10大機(jī)構(gòu)來自中國。前五名是：中國科學(xué)院、哈爾濱理工學(xué)院、西北工業(yè)大學(xué)、東華大學(xué)和北京航空航天大學(xué)。在外國機(jī)構(gòu)中，印度理工學(xué)院、東京大學(xué)、布里斯托爾大學(xué)、莫納什大學(xué)、曼徹斯特大學(xué)和喬治亞理工學(xué)院在10到20之間。
在專利申請(qǐng)數(shù)量前30個(gè)組織中，日本有5個(gè)，前五名中有3個(gè)，東麗排名第一，其次是三菱人造絲(第二名)、天津(第四名)、東洋(第十名)、日本豐田公司(第二十四名);中國有21個(gè)機(jī)構(gòu)，中國石化集團(tuán)公司。專利數(shù)量最多，排名第三，其次是哈爾濱理工學(xué)院、河南科新電纜公司、東華大學(xué)、上海、中國石油化工、北京化工大學(xué)等，山西化工學(xué)院中國科學(xué)院專利申請(qǐng)R 66發(fā)明專利，排名第二十七;韓國有2家機(jī)構(gòu)，其中Hyson有限公司排名第八。
在產(chǎn)出制度方面，論文的產(chǎn)出主要來自高校和科研機(jī)構(gòu)。專利產(chǎn)出主要來自公司的企業(yè)。可見，碳纖維制造是一個(gè)高科技產(chǎn)業(yè)，作為碳纖維研發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主體。本公司的企業(yè)十分重視碳纖維保護(hù)的研究和開發(fā)技術(shù)，尤其是日本兩大公司，專利數(shù)量遙遙領(lǐng)先。
從SCI紙的計(jì)量分析角度看，我國碳纖維作為一種高強(qiáng)度材料在各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但對(duì)于碳纖維的生產(chǎn)和制備技術(shù)，特別是降低成本、提高生產(chǎn)效率的研究較少。碳纖維生產(chǎn)工藝長，技術(shù)要點(diǎn)高，生產(chǎn)障礙高。它是一種多學(xué)科、多技術(shù)的集成。有許多技術(shù)障礙需要打破。有必要推動(dòng)低成本、高性能的核心制造技術(shù)的發(fā)展。加強(qiáng)科研投入是必要的。另一方面，要從重視公眾的“定量”評(píng)價(jià)入手，弱化科研績效評(píng)價(jià)研究的產(chǎn)出取向，加強(qiáng)科技成果應(yīng)用效果評(píng)價(jià)。論文對(duì)“質(zhì)量”評(píng)價(jià)的結(jié)果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。碳纖維技術(shù)的高科技性決定了專業(yè)人才的重要性。是否存在尖端的核心技術(shù)人才直接決定著一個(gè)組織的研發(fā)水平。
由于碳纖維技術(shù)研發(fā)較多，應(yīng)重視復(fù)合型人才的培養(yǎng)，確保各環(huán)節(jié)研發(fā)的協(xié)調(diào)。此外，從我國碳纖維研究的歷史來看，技術(shù)核心專家的流動(dòng)往往成為影響研究機(jī)構(gòu)研發(fā)水平的關(guān)鍵因素。在生產(chǎn)過程、復(fù)合材料和主要產(chǎn)品中保持核心專家和研發(fā)團(tuán)隊(duì)對(duì)于持續(xù)技術(shù)升級(jí)至關(guān)重要。
繼續(xù)加強(qiáng)高技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)和使用，完善技術(shù)研發(fā)人才的評(píng)價(jià)和待遇政策，加強(qiáng)青年人才的培養(yǎng)，積極支持對(duì)外合作與交流。大力引進(jìn)國外研究機(jī)構(gòu)和先進(jìn)人才等將極大推動(dòng)中國碳纖維研究的發(fā)展。