鄭佳 沙建超

碳納米管（Carbon Nanotube）是一種具有特殊結(jié)構(gòu)（徑向尺寸為納米量級(jí)，軸向尺寸可達(dá)微米量級(jí)）的一維納米材料，主要由呈六邊形排列的碳原子組成的數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管構(gòu)成。碳納米管自1991年被發(fā)現(xiàn)以來，因其特殊的納米結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)和化學(xué)性能，以及由此帶來的在電學(xué)、光學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、儲(chǔ)能、催化和傳感等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用前景，引起了世界各國(guó)科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注。圍繞碳納米管的專利申請(qǐng)因而在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)高度增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，碳納米管技術(shù)研究?jī)叭怀蔀橐粋€(gè)非?；钴S的新興熱點(diǎn)領(lǐng)域。本文借助DII專利數(shù)據(jù)庫(kù)、Innography專利檢索分析數(shù)據(jù)庫(kù)，利用TDA等分析工具，通過對(duì)全球以及中國(guó)碳納米管相關(guān)專利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，揭示了全球碳納米管技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)以及創(chuàng)新資源分布情況，針對(duì)我國(guó)碳納米管技術(shù)發(fā)展方向以及存在的問題提出了看法與建議，以期為我國(guó)相關(guān)政府機(jī)構(gòu)、科研院所和企業(yè)制定發(fā)展規(guī)劃、選擇發(fā)展路線等提供參考依據(jù)。

一、碳納米管技術(shù)研究概述

1.制備研究

碳納米管的合成方法主要包括電弧蒸發(fā)法、激光蒸發(fā)法、熱處理法和化學(xué)氣相沉積法。其中，電弧法是發(fā)現(xiàn)碳納米管的方法，也是早期宏量制備碳納米管的重要方法。通過改變電弧放電的條件和氣氛可以實(shí)現(xiàn)單壁、雙壁和多壁碳管的選擇性制備。激光蒸發(fā)法也是合成碳納米管的一種重要方法，可以得到高純度、高結(jié)晶度的單壁碳納米管。而化學(xué)氣相沉積法則是可控性更強(qiáng)、可規(guī)?；a(chǎn)的制備方法，此方法的應(yīng)用極大推動(dòng)了碳納米管技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前已經(jīng)可以利用化學(xué)氣相沉積法合成各種特殊形貌的碳納米管。

2.提純分離研究

盡管科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)開發(fā)了多種制備碳納米管的方法，但制備過程中通常會(huì)包含金屬催化劑、無(wú)定形碳和碳納米顆粒等雜質(zhì)。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要對(duì)碳納米管做進(jìn)一步純化處理。目前，多壁或單壁碳納米管的純化方法主要包括酸化處理、氧化劑氧化、活性劑液相分散等。此外，由于合成的碳納米管樣品多是金屬型與半導(dǎo)體型碳納米管的混合物，而很多應(yīng)用方向往往需要金屬型或半導(dǎo)體型碳納米管，因此如何將這2種類型的單壁碳納米管有效分離純化也是碳納米管提純分離研究的一個(gè)重要方向。

3.化學(xué)修飾研究

碳納米管化學(xué)修飾研究主要集中于通過化學(xué)功能團(tuán)的引入，有效改善碳納米管在特定環(huán)境下的溶解性的研究。如在碳納米管上連接親水基團(tuán)，使原本疏水的碳納米管變得親水而分散于水中。另外，在碳納米管上連接生物分子使其具有生物活性也成為研究熱點(diǎn)之一，經(jīng)過修飾的碳納米管能夠穿透細(xì)胞膜有望用于藥物運(yùn)輸或作為其他生物分子的載體，實(shí)現(xiàn)其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。

4.應(yīng)用研究

碳納米管優(yōu)異的電學(xué)和力學(xué)性能使其在復(fù)合材料中得到廣泛的應(yīng)用。目前研究最多的是碳納米管與高分子的復(fù)合材料，通過摻雜碳納米管可以顯著提高高分子的力學(xué)性能并改善高分子的電學(xué)性質(zhì)。除高分子材料外，碳納米管還在陶瓷、其他碳材料及金屬等復(fù)合材料中得到應(yīng)用。碳納米管在探針及傳感器領(lǐng)域也獲得了廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)探針相比，碳納米管突出的長(zhǎng)徑比使其具有更高的分辨率。利用碳納米管與生物分子之間的相互作用，碳納米管還可用于生物傳感器的制備。

二、碳納米管技術(shù)專利全球態(tài)勢(shì)分析

1.全球?qū)＠暾?qǐng)量與研發(fā)活躍度

圖1顯示了全球碳納米管技術(shù)專利逐年申請(qǐng)的情況。1991年，日本電鏡學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)碳納米管。1992年，第一件與碳納米管技術(shù)相關(guān)的專利隨之出現(xiàn)。1998年，碳納米管制備、分散、溶解、表面改性等獲得了重大突破，在原子力顯微鏡探針的應(yīng)用中取得成功。隨著應(yīng)用潛力獲得認(rèn)可，其專利申請(qǐng)量呈現(xiàn)明顯上升態(tài)勢(shì)。2000年以后，隨著納米技術(shù)研究在全球的興起，碳納米管作為納米技術(shù)領(lǐng)域最重要的研究方向之一也得到了快速發(fā)展，專其利申請(qǐng)量快速增長(zhǎng)。到2009年，碳納米管申請(qǐng)量達(dá)到歷史最高的2 370件。然而近幾年，由于碳納米管在制備、加工和組裝方面未能取得進(jìn)一步的實(shí)質(zhì)性突破，使得其生產(chǎn)和應(yīng)用成本一直居高不下，嚴(yán)重阻礙了碳納米管技術(shù)與應(yīng)用的發(fā)展。隨著石墨烯等新型納米碳材料的興起，許多碳納米管領(lǐng)域的研究力量轉(zhuǎn)入石墨烯領(lǐng)域研究。上述種種原因?qū)е陆鼛啄晏技{米管相關(guān)專利出現(xiàn)明顯下降，預(yù)計(jì)未來一段時(shí)間會(huì)繼續(xù)下降。

圖2是全球碳納米管技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)人數(shù)量和專利申請(qǐng)量變化關(guān)系曲線，可以反映碳納米管技術(shù)的研發(fā)活躍程度。從圖2中可以看出碳納米管技術(shù)的研發(fā)可以分成3個(gè)階段，分別是起步期、發(fā)展期和衰退期。1992-1997年間，碳納米管研究才剛剛起步，專利申請(qǐng)人數(shù)量和專利申請(qǐng)量都處于較低水平，但整體處于上升趨勢(shì)，技術(shù)開始獲得關(guān)注。1998-2009年為發(fā)展期，表現(xiàn)為技術(shù)研發(fā)活躍，申請(qǐng)人數(shù)量和專利申請(qǐng)量都出現(xiàn)迅速增長(zhǎng)。經(jīng)歷了一個(gè)迅速增長(zhǎng)階段之后，從2010年開始，申請(qǐng)人數(shù)量和專利申請(qǐng)量出現(xiàn)快速下降，直接進(jìn)入衰退期。值得注意的是碳納米管技術(shù)的發(fā)展只經(jīng)歷了3個(gè)階段，并沒有經(jīng)歷技術(shù)快速發(fā)展后的穩(wěn)定期，而是突然進(jìn)入衰退期。原因可能有 3個(gè)：其一，盡管碳納米管具有諸多優(yōu)異的性能，應(yīng)用潛力巨大，但經(jīng)過近20多年的發(fā)展，在制備和應(yīng)用方面存在的技術(shù)難題始終沒有突破，致使產(chǎn)業(yè)應(yīng)用受阻；其二，碳納米管并沒有形成明確的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，致使各項(xiàng)研究面臨較大風(fēng)險(xiǎn)，研發(fā)周期的拉長(zhǎng)會(huì)使一些資金、技術(shù)較弱的研發(fā)主體逐漸退出，只有很少的一些企業(yè)或機(jī)構(gòu)有能力繼續(xù)對(duì)碳納米管技術(shù)進(jìn)行探索；其三，石墨烯等新型納米碳材料的興起以及其在結(jié)構(gòu)和性能上與碳納米管的相似性，吸引了諸多碳納米管領(lǐng)域的研發(fā)資源，導(dǎo)致碳納米管專利數(shù)量和專利申請(qǐng)人數(shù)量均出現(xiàn)下降趨勢(shì)。

2.申請(qǐng)量和受理量國(guó)家（地區(qū)）分布

碳納米管技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)遍及45個(gè)國(guó)家/地區(qū)，圖3和圖4分別是全球碳納米管專利申請(qǐng)量和受理量排名前10的國(guó)家/地區(qū)或組織。國(guó)家/地區(qū)的申請(qǐng)量可以反映不同國(guó)家/地區(qū)在碳納米管技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)活躍程度，受理量可以反映碳納米管技術(shù)專利申請(qǐng)人重點(diǎn)關(guān)注的市場(chǎng)分布情況，有利于了解碳納米管技術(shù)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)狀。

從圖3的申請(qǐng)量來看，碳納米管技術(shù)研發(fā)比較活躍的國(guó)家主要有日本、中國(guó)、美國(guó)和韓國(guó)。這4個(gè)國(guó)家的專利申請(qǐng)量占到了全球?qū)＠偭康?7%。日本和中國(guó)的專利申請(qǐng)量分別排在第1位和第2位，申請(qǐng)量均在4 000件以上。日本不僅在以納米技術(shù)和材料為核心的新興交叉領(lǐng)域投入大量研發(fā)資金，還在其“科學(xué)技術(shù)基本計(jì)劃”中將碳納米管列為重點(diǎn)發(fā)展的材料。美國(guó)和韓國(guó)的專利申請(qǐng)量比較接近，均在3 000件以上。美國(guó)一直是全球納米科技領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊，碳納米管技術(shù)也不例外。臺(tái)灣地區(qū)緊隨美國(guó)和韓國(guó)之后，也非常重視碳納米管技術(shù)的研發(fā)。其他排名前10的國(guó)家如德國(guó)、法國(guó)、俄羅斯等專利申請(qǐng)量相對(duì)較少，與排名前幾位的國(guó)家相比差距較大。

圖4是主要國(guó)家/地區(qū)或組織的專利受理情況。與研發(fā)活躍的國(guó)家/地區(qū)分布相似，全球碳納米管技術(shù)專利申請(qǐng)人所關(guān)注的市場(chǎng)也主要分布在日本、中國(guó)、美國(guó)和韓國(guó)，這4個(gè)國(guó)家的專利受理量占到全球受理量的84%。美國(guó)、韓國(guó)、臺(tái)灣地區(qū)的受理量均高于本國(guó)或本地區(qū)的申請(qǐng)量，表明其技術(shù)市場(chǎng)備受關(guān)注、競(jìng)爭(zhēng)激烈。一般情況下，專利申請(qǐng)人會(huì)優(yōu)先選擇在本國(guó)進(jìn)行申請(qǐng)，然后再向其他國(guó)家遞交專利申請(qǐng)，所以可以推斷出全球?qū)＠暾?qǐng)人非常關(guān)注美國(guó)、韓國(guó)和臺(tái)灣地區(qū)的市場(chǎng)。

3.技術(shù)布局與發(fā)展趨勢(shì)

碳納米管是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的一維納米材料，具有高比強(qiáng)度、高熔點(diǎn)、高硬度、柔韌性及拉伸性強(qiáng)等特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣泛。本文將從制備和應(yīng)用2個(gè)角度，涵蓋復(fù)合材料、傳感器、鋰離子電池、化學(xué)氣相沉積等12個(gè)分支領(lǐng)域，對(duì)各國(guó)在碳納米管方面的技術(shù)布局以及不同分支領(lǐng)域的全球發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究。

在主要分支領(lǐng)域的專利申請(qǐng)情況方面，日本在薄膜、化學(xué)氣相沉積、探針、電弧放電等方面專利申請(qǐng)量最多，在碳納米管定向制備和超級(jí)電容器方面的申請(qǐng)則較少。中國(guó)在復(fù)合材料、薄膜方面表現(xiàn)突出。美國(guó)在各分支領(lǐng)域的專利分布比較均衡，在傳感器、定向制備和太陽(yáng)能電池方面專利申請(qǐng)量最多。韓國(guó)在各技術(shù)領(lǐng)域都有專利申請(qǐng)，在各方面比較均衡。其他國(guó)家/地區(qū)在各分支領(lǐng)域的申請(qǐng)量都較低，研發(fā)強(qiáng)度較弱。

在主要分支領(lǐng)域方面，碳納米管薄膜和復(fù)合材料一直是技術(shù)研發(fā)的重點(diǎn)方向，這主要是因?yàn)楸∧ず蛷?fù)合材料的制備是碳納米管技術(shù)走向應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。復(fù)合材料的研究包括碳納米管的分散溶解，以及與高分子材料、陶瓷、其他碳材料、金屬等的復(fù)合，主要是用來改善材料的力學(xué)和電學(xué)性能。碳納米管制備方法主要有電弧放電法（或稱電弧蒸發(fā)法）、化學(xué)氣相沉積法等。其中，電弧放電法相關(guān)專利數(shù)量較少，一直都處于較低水平。而化學(xué)氣相沉積已成為制備的主要方向，此法被廣泛應(yīng)用于碳納米管合成和應(yīng)用研究，極大推動(dòng)了碳納米管技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前年申請(qǐng)量基本保持在80件左右。另外，由于不同形態(tài)的碳納米管性能差異較大，定向碳納米管制備也成為研究的重要方向之一，相關(guān)專利在1999年就有20件申請(qǐng)，近年來申請(qǐng)量基本保持在年均60件左右。

在碳納米管應(yīng)用各分支領(lǐng)域中，專利主要集中在傳感器、電池、探針、電容器等電子元器件的制造與應(yīng)用方面。碳納米管傳感器主要包括氣體傳感器、生物傳感器、壓力傳感器等，相關(guān)專利一直呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，年申請(qǐng)量保持在100件以上，是碳納米管技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)方向之一。碳納米管用于電池制造主要包括太陽(yáng)能電池、燃料電池和鋰離子電池。近年來，太陽(yáng)能電池相關(guān)專利申請(qǐng)量較高，年均100件以上。鋰離子電池相關(guān)專利申請(qǐng)出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)，而燃料電池相關(guān)申請(qǐng)明顯下降。

4.企業(yè)科研院所競(jìng)爭(zhēng)力分析

由上文可知，碳納米管技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用前景十分廣泛。因此，為了對(duì)企業(yè)和科研院所的競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)行深入分析，本文也將從薄膜材料、復(fù)合材料、傳感器、化學(xué)氣相沉積、太陽(yáng)能電池、探針、定向碳納米管制備、印刷電子、燃料電池等多個(gè)分支領(lǐng)域展開，以期盡可能真實(shí)體現(xiàn)碳納米管領(lǐng)域創(chuàng)新資源的分布情況。

碳納米管薄膜具有優(yōu)異的電學(xué)和力學(xué)性能，在場(chǎng)發(fā)射、太陽(yáng)能電池、觸摸屏等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力，被認(rèn)為有可能替代氧化銦錫（ITO）導(dǎo)電薄膜，有望廣泛地應(yīng)用于柔性電子器件。在碳納米管薄膜技術(shù)分支中，排名前3的主要專利權(quán)人分別為鴻海科技集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱“鴻?！保?、清華大學(xué)、三星集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱“三星”）。鴻海表現(xiàn)強(qiáng)勁，專利數(shù)量遠(yuǎn)多于其他公司。鴻海與排在第2位的清華大學(xué)合作緊密，合作申請(qǐng)達(dá)223件，專利主要布局在中國(guó)大陸、臺(tái)灣地區(qū)和美國(guó)。2013年，鴻海旗下的天津富納源創(chuàng)科技有限公司實(shí)現(xiàn)了觸控屏的量產(chǎn)，并將應(yīng)用于華為、酷派、中興等廠商的手機(jī)制造。三星也是該技術(shù)領(lǐng)域的主要專利申請(qǐng)人，與鴻海相比，三星進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間更早，但合作關(guān)系較少，研發(fā)活動(dòng)更傾向于獨(dú)立研發(fā)，專利主要布局在韓國(guó)和美國(guó)。

復(fù)合材料的應(yīng)用研究是碳納米管技術(shù)最主要的研究方向之一，主要包括與高分子材料的復(fù)合以改善高分子材料的力學(xué)和電學(xué)性能。目前碳納米管復(fù)合材料領(lǐng)域較為活躍的申請(qǐng)人主要是來自中國(guó)，尤以鴻海和清華大學(xué)表現(xiàn)最為突出，二者的合作主要是基于范守善院士所帶領(lǐng)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)。目前，該研發(fā)團(tuán)隊(duì)仍非常活躍，專利申請(qǐng)主要集中在中國(guó)大陸和臺(tái)灣地區(qū)，在美國(guó)也有一定數(shù)量的布局。

碳納米管在傳感器技術(shù)領(lǐng)域排名前3的主要專利權(quán)人分別為三星、鴻海和清華大學(xué)。三星從2001年開始進(jìn)行專利布局，已經(jīng)申請(qǐng)專利39件，主要合作對(duì)象為韓國(guó)成均館大學(xué)。鴻海和清華大學(xué)在該技術(shù)領(lǐng)也開展了合作研究，以范守善院士帶領(lǐng)的清華大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)為基礎(chǔ)，專利申請(qǐng)主要集中在中國(guó)大陸，在臺(tái)灣地區(qū)和美國(guó)有少量申請(qǐng)。

化學(xué)氣相沉積是當(dāng)前規(guī)?；a(chǎn)碳納米管的主要方法之一，可以合成具有特殊形貌、平行于基底的碳納米管陣列等。鴻海、三星、日立集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱“日立”）、愛發(fā)科集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱“愛發(fā)科”）、清華大學(xué)是化學(xué)氣相沉積技術(shù)的主要申請(qǐng)人。但是這些專利中專門研究化學(xué)氣相沉積制備碳納米管的僅占很少一部分，且主要集中在2000年左右，后續(xù)申請(qǐng)多是基于該方法的產(chǎn)品開發(fā)研究，如清華大學(xué)用化學(xué)氣相沉積制備碳納米管薄膜。鴻海共申請(qǐng)了39件相關(guān)專利，比排在第2位的三星多11件，領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)明顯。其中與清華大學(xué)合作申請(qǐng)14件，專利主要分布在中國(guó)大陸和臺(tái)灣地區(qū)，在美國(guó)也有少量布局。三星在該領(lǐng)域起步最早，從2000年起就有專利申請(qǐng)，但沒有合作申請(qǐng)人，研發(fā)相對(duì)獨(dú)立。日立和愛發(fā)科也主要為獨(dú)立研發(fā)，專利主要集中在日本國(guó)內(nèi)，沒有國(guó)外申請(qǐng)。

采用納米技術(shù)和納米材料開發(fā)低成本高效率的太陽(yáng)能電池是當(dāng)前新能源研發(fā)的重要方向之一，碳納米管憑借特殊的一維結(jié)構(gòu)和良好的導(dǎo)電透光以及機(jī)械性能在該領(lǐng)域也受到廣泛重視。太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的主要申請(qǐng)人分別是三星和日本東麗株式會(huì)社（以下簡(jiǎn)稱“東麗”）。這2個(gè)企業(yè)的研發(fā)方向主要集中在透明導(dǎo)電電極、高性能透明導(dǎo)電薄膜以及聚合物太陽(yáng)能電池的開發(fā)方面。專利申請(qǐng)主要集中在2000年以后，專利申請(qǐng)數(shù)量相差不大。三星專利布局主要在韓國(guó)，在美國(guó)也有少量申請(qǐng)。而東麗專利布局則集中在日本國(guó)內(nèi)。

探針技術(shù)是碳納米管技術(shù)應(yīng)用研究最早的領(lǐng)域之一。1996年就有碳納米管探針的相關(guān)專利出現(xiàn)，之后化學(xué)修飾的碳納米管探針也被成功用于原子力顯微鏡。由于碳納米管探針結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、分辨率高，相關(guān)技術(shù)一出現(xiàn)就成為研發(fā)熱點(diǎn)，專利申請(qǐng)量迅速攀升。當(dāng)前，碳納米管探針已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，但價(jià)格較高且多用于生物技術(shù)領(lǐng)域，目前日本精工株式會(huì)社等公司有銷售的碳納米管原子力掃描探針。碳納米管探針的主要專利權(quán)人包括東麗、獨(dú)立行政法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、尼康株式會(huì)社、三星、日立和日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)等。東麗從2001年開始專利布局，2005年以后鮮有專利申請(qǐng)，專利布局全部在日本，主要合作對(duì)象為名古屋大學(xué)。尼康進(jìn)入市場(chǎng)較晚，但相關(guān)研發(fā)比較活躍，有后來居上之勢(shì)，專利布局在日本。三星專利也集中在較早的時(shí)間，均自主研發(fā)，專利布局主要在韓國(guó)。

定向（陣列）碳納米管取向基本一致，纏繞較少，有利于充分發(fā)揮碳管沿軸向優(yōu)異的導(dǎo)熱和電荷傳輸性能。鴻海和清華大學(xué)有44件合作申請(qǐng)。由發(fā)明人可知，2者的合作主要基于范守善院士的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)利用半導(dǎo)體工藝實(shí)現(xiàn)了碳納米管在襯底上的定位定向生長(zhǎng)，較早開發(fā)了制備碳納米管陣列的技術(shù)，為碳納米管器件的自組織生長(zhǎng)和集成提供了有效途徑。碳納米管陣列可用于發(fā)展場(chǎng)發(fā)射平面顯示和其他碳納米管陣列器件。鴻海專利布局主要集中在中國(guó)大陸和臺(tái)灣地區(qū)，在美國(guó)有少量申請(qǐng)，清華專利布局主要集中在中國(guó)大陸，在臺(tái)灣和美國(guó)有少量申請(qǐng)。

碳納米管可以改性制成溶液并通過噴墨打印等方式制造印刷電子產(chǎn)品。印刷電子技術(shù)的主要專利權(quán)人包括韓國(guó)三星和中國(guó)鴻海。三星從2000年開始進(jìn)行技術(shù)布局，已經(jīng)申請(qǐng)專利 42件，2008年曾展示了利用噴墨打印技術(shù)制造的碳納米管柔性顯示器，但一直沒有推出相關(guān)產(chǎn)品，除在韓國(guó)申請(qǐng)外，還在美國(guó)進(jìn)行了專利布局，其主要合作對(duì)象為韓國(guó)成均館大學(xué)。鴻海起步較晚，主要和清華大學(xué)在該技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行合作研究，專利布局主要集中在中國(guó)大陸，在臺(tái)灣地區(qū)和美國(guó)有少量申請(qǐng)。

燃料電池技術(shù)專利主要集中在日本和韓國(guó)。燃料電池技術(shù)領(lǐng)域的專利權(quán)人主要是豐田和三星。近些年日本豐田在新能源領(lǐng)域投入了巨大的資金和精力，重點(diǎn)開發(fā)新型燃料電池，并推出混合動(dòng)力汽車。碳納米管以其高比表面積、高電導(dǎo)率及機(jī)械性能受到豐田公司的青睞，其專利在美國(guó)、加拿大、中國(guó)和韓國(guó)都有分布，市場(chǎng)覆蓋較廣，且與日本日立公司有聯(lián)合研發(fā)項(xiàng)目。三星專利布局稍晚于豐田，與清華大學(xué)、鴻海有合作，專利主要布局在韓國(guó)和美國(guó)，但2008年以后少有專利申請(qǐng)。

三、碳納米管技術(shù)中國(guó)態(tài)勢(shì)分析

1.各國(guó)在華專利申請(qǐng)分析

由各國(guó)在華申請(qǐng)專利分布情況（圖5）可以看出，在中國(guó)申請(qǐng)專利較多的國(guó)家依次是美國(guó)、日本和韓國(guó)，分別占中國(guó)專利受理量的11%、10%和8%，其他國(guó)家申請(qǐng)量較低。從各主要國(guó)家在華申請(qǐng)專利逐年變化情況（圖6）可以看出，美國(guó)來華申請(qǐng)專利時(shí)間最早，專利申請(qǐng)也一直呈上升趨勢(shì)，2010年達(dá)到53件，為歷年最高。日本和韓國(guó)來華申請(qǐng)數(shù)量逐年波動(dòng)較大，在2000年左右開始增長(zhǎng)，2006年左右迅速下降，當(dāng)前申請(qǐng)量已經(jīng)降到了較低水平。近幾年，德國(guó)在華申請(qǐng)量出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)。

2.中國(guó)各省專利申請(qǐng)分析

由碳納米管技術(shù)在國(guó)內(nèi)各省市專利申請(qǐng)分布情況可知，各省專利申請(qǐng)數(shù)量差距較大。專利申請(qǐng)主要集中在東部沿海地區(qū)，西部地區(qū)較低，地域差異明顯。北京遙遙領(lǐng)先于其他省份，專利申請(qǐng)量達(dá)998件，比排在第2位的上海多出427件。北京地區(qū)專利申請(qǐng)主要來自清華大學(xué)，該校專利申請(qǐng)數(shù)量占到北京地區(qū)總量的一半以上。上海地區(qū)在碳納米管技術(shù)研發(fā)方面也具有一定的實(shí)力，出現(xiàn)了上海交大、同濟(jì)大學(xué)等比較活躍的研究機(jī)構(gòu)。在廣東地區(qū)，企業(yè)申請(qǐng)占主要部分。浙江地區(qū)的申請(qǐng)主要來自浙江大學(xué)。

四、結(jié)語(yǔ)

從1991年碳納米管被日本科學(xué)家飯島澄男發(fā)現(xiàn)到現(xiàn)在，20多年間，碳納米管技術(shù)一直是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界研究的熱點(diǎn)，并被賦予了極高的期望。為搶占碳納米管技術(shù)的發(fā)展先機(jī)，全球主要國(guó)家/地區(qū)投入了大量的研發(fā)力量，并取得了豐碩的成果。從碳納米管技術(shù)相關(guān)專利產(chǎn)出來看，1990-2012年，在全球45個(gè)國(guó)家/地區(qū)和組織共有14 680件專利申請(qǐng)。日本是該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量最高的國(guó)家，其次是中國(guó)，且中國(guó)是近幾年碳納米管專利申請(qǐng)?jiān)鏊僮羁斓膰?guó)家。與中國(guó)不同，美國(guó)、日本等幾個(gè)主要國(guó)家的專利申請(qǐng)數(shù)量近年來均出現(xiàn)了不同程度的下降。碳納米管技術(shù)相關(guān)專利主要集中在薄膜和復(fù)合材料領(lǐng)域。盡管碳納米管在電子器件領(lǐng)域的應(yīng)用一直沒有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，但相關(guān)專利的申請(qǐng)如傳感器、電池、探針、電容器也比較突出，是當(dāng)前產(chǎn)業(yè)開發(fā)的重要方向。從中國(guó)國(guó)內(nèi)受理的專利申請(qǐng)看，申請(qǐng)人主要來自國(guó)內(nèi)高校，申請(qǐng)地區(qū)集中在北京、上海、廣東等地。

針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外碳納米管技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)，筆者認(rèn)為應(yīng)謹(jǐn)慎對(duì)待碳納米管技術(shù)的研究投入。針對(duì)當(dāng)前學(xué)術(shù)研究活躍而產(chǎn)業(yè)應(yīng)用困難重重的局面，可有選擇地加大企業(yè)對(duì)碳納米管技術(shù)應(yīng)用研究的支持力度，采取稅收等優(yōu)惠政策鼓勵(lì)企業(yè)參與碳納米管技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)以加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。針對(duì)碳納米管技術(shù)地域發(fā)展不平衡、跨地區(qū)合作較少的現(xiàn)狀，可采取一定措施積極鼓勵(lì)國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)之間或國(guó)內(nèi)外機(jī)構(gòu)間的合作研究，以促進(jìn)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力的全面提升。

2001年富士康集團(tuán)公司與清華大學(xué)共同建立納米科技研究中心。以該中心為平臺(tái)，依托富士康公司的資金與產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢(shì)以及清華大學(xué)的科技與人才優(yōu)勢(shì)，雙方在基礎(chǔ)研究、技術(shù)創(chuàng)新、成果應(yīng)用以及知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)方面開展了全面而深入的合作。十多年的密切合作使雙方在學(xué)術(shù)界產(chǎn)業(yè)界取得了舉世矚目的成績(jī)，最終實(shí)現(xiàn)了碳納米管觸摸屏的真正產(chǎn)業(yè)化，堪稱我國(guó)產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的成功典范。在碳納米管領(lǐng)域，我國(guó)政府應(yīng)繼續(xù)鼓勵(lì)并支持產(chǎn)學(xué)研合作，構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的創(chuàng)新體系。各類高?？蒲性核c企業(yè)也應(yīng)從中吸取成功經(jīng)驗(yàn)，踏實(shí)務(wù)實(shí)的開展合作，與市場(chǎng)需求對(duì)接，大力提高科研成果的轉(zhuǎn)化效率。在提倡產(chǎn)學(xué)研合作的同時(shí)，注意加強(qiáng)眾多機(jī)構(gòu)間的交叉合作，促進(jìn)知識(shí)流動(dòng)與技術(shù)交流，從而帶動(dòng)整個(gè)技術(shù)領(lǐng)域或整個(gè)行業(yè)的全面健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 哈里斯.碳納米管科學(xué)：合成、性質(zhì)與應(yīng)用 [M].北京：科學(xué)出版社.2010.[2] 朱宏偉，吳德海.碳納米管[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[3] 黃中.碳納米管及其應(yīng)用[N].中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)報(bào)，2001-01-12.

[4] 魏飛.碳納米管：納米科技基礎(chǔ)材料[N].中國(guó)化工報(bào)，2002-07-10.

[5] 周有恒.前程似錦的新材料——碳納米管[N].中國(guó)化工報(bào)，2002-12-31.

[6] 魏靜.碳納米管迎來重大發(fā)展機(jī)遇[N].中國(guó)證券報(bào)，2013-04-17.

[7] 馮國(guó)梧.天津率先實(shí)現(xiàn)碳納米管觸控屏產(chǎn)業(yè)化[N].科技日?qǐng)?bào)，2013-05-20.