竇凱飛 萬(wàn)菲 任紅軒

1991年，飯島澄男（Sumio Iijima）發(fā)現(xiàn)碳納米管，其獨(dú)特的全碳結(jié)構(gòu)，決定了它具有優(yōu)異的物理、化學(xué)和機(jī)械性能。依據(jù)其極高的機(jī)械、電子、熱學(xué)性能等，碳納米管成為復(fù)合材料、電子器件、傳感器、電池組及超級(jí)電容器等領(lǐng)域的理想組成材料，其巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值得到了廣泛的關(guān)注，但尚有很多領(lǐng)域未得到充分開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

本文以碳納米管、巴基管、納米碳管為檢索詞，在中國(guó)專利庫(kù)進(jìn)行了檢索。截至2017年2月8日，共檢索到1996-2016年間的35 719件相關(guān)中國(guó)專利申請(qǐng)。由于我國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公布一般是申請(qǐng)日后18個(gè)月，所以2015-2016年的相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)據(jù)不全，僅供參考。

一、申請(qǐng)量趨勢(shì)分析

從碳納米管領(lǐng)域?qū)＠晟暾?qǐng)數(shù)量分布來(lái)看，自1991年Sumio Iijima發(fā)現(xiàn)碳納米管到1999年，專利數(shù)量緩慢增長(zhǎng)；2000年開(kāi)始，專利申請(qǐng)數(shù)量及增長(zhǎng)速度明顯加快，2002首次超過(guò)100件，達(dá)到191件，超過(guò)了2001年的3倍，出現(xiàn)一個(gè)快速增長(zhǎng)階段；從2003年開(kāi)始，該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量逐年增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)速度卻逐年降低，直到2010年達(dá)到增長(zhǎng)率的最低點(diǎn)，僅環(huán)比增長(zhǎng)4.8%；2011-2013年，增長(zhǎng)率又恢復(fù)15%以上的快速增長(zhǎng)，并呈逐年提高的趨勢(shì)。詳見(jiàn)圖1所示。

2000年開(kāi)始碳納米管領(lǐng)域中國(guó)專利申請(qǐng)數(shù)量的爆發(fā)性增長(zhǎng)得益于在前期研究積累的基礎(chǔ)，同時(shí)也受碳納米管技術(shù)得到業(yè)界重視程度影響，特別是受美國(guó)2000年1月實(shí)施的國(guó)家納米技術(shù)計(jì)劃（NNI），帶動(dòng)了該領(lǐng)域的發(fā)展。2002年，中國(guó)科技部實(shí)施的“863”計(jì)劃，將納米領(lǐng)域列入重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一，帶動(dòng)該年份碳納米管領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量出現(xiàn)一個(gè)小高峰。鑒于國(guó)內(nèi)外對(duì)納米科技的重視及科研項(xiàng)目的支持，2004-2010年碳納米管領(lǐng)域中國(guó)專利申請(qǐng)數(shù)量逐年增長(zhǎng)，但由于碳納米管技術(shù)的應(yīng)用方面沒(méi)有出現(xiàn)大的突破，年增長(zhǎng)率卻逐年降低，2010年達(dá)到了一個(gè)低點(diǎn)，僅4.8%。2010年石墨烯的發(fā)現(xiàn)吸引了一批科技人員加入了對(duì)碳納米管和石墨烯等碳材料領(lǐng)域的研究，帶動(dòng)碳納米管領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量的增長(zhǎng)速度從2011年開(kāi)始逐步增長(zhǎng)（見(jiàn)圖2）。

二、專利申請(qǐng)人/發(fā)明人分析

從碳納米管領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)人來(lái)看，高校院所專利申請(qǐng)量最大，占到了53%；來(lái)自企業(yè)的申請(qǐng)量次之，占到了46%；此外還有少量個(gè)人專利申請(qǐng)。碳納米管領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)人仍然以高校院所為主，尚未進(jìn)入企業(yè)占據(jù)專利申請(qǐng)人主體的發(fā)展階段。

其中，高校院所申請(qǐng)人主要包括清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、東華大學(xué)、中原工學(xué)院、北京化工大學(xué)、天津大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、復(fù)旦大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、北京大學(xué)等，詳見(jiàn)圖3所示；公司申請(qǐng)人主要包括鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司、三星SDI株式會(huì)社、株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所、三星電子株式會(huì)社、豐田自動(dòng)車株式會(huì)社、海洋王照明科技股份有限公司、鴻海精密工業(yè)股份有限公司、深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司等，詳見(jiàn)圖4所示。

在碳納米管領(lǐng)域的部分專利申請(qǐng)人之間，形成了頗有成效的合作關(guān)系，以鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司（隸屬于鴻海集團(tuán)旗下富士康集團(tuán)公司）與清華大學(xué)形成緊密的合作關(guān)系最為典型，二者專利聯(lián)合申請(qǐng)合作次數(shù)達(dá)到了984次。2001年12月開(kāi)始，富士康科技集團(tuán)突入10億元，與清華大學(xué)共同建立了清華-富士康納米科技研究中心。該中心以信息產(chǎn)業(yè)為背景，旨在建立一個(gè)具有國(guó)際先進(jìn)水平的納米科技研究基地，充分發(fā)揮清華大學(xué)的科技與人才優(yōu)勢(shì)和富士康企業(yè)集團(tuán)的產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢(shì)，開(kāi)展納米科技的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，促進(jìn)科研成果的產(chǎn)業(yè)化取得具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新知識(shí)和創(chuàng)新技術(shù)，推動(dòng)納米科技成果的產(chǎn)業(yè)化。這種合作方式值得政府、科研院所和企業(yè)重視。

根據(jù)申請(qǐng)人申請(qǐng)專利數(shù)量趨勢(shì)分析，碳納米管領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)人可分為3類：一是在本領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展初期截止2008年進(jìn)行了專利布局，以三星SDI株式會(huì)社和中原工學(xué)院等為代表，主要進(jìn)行碳納米管的基礎(chǔ)研究開(kāi)發(fā)，以制造方法、設(shè)備、和抽象應(yīng)用等方面的開(kāi)發(fā)布局；二是2011年開(kāi)始至今進(jìn)行專利申請(qǐng)和布局，圍繞碳納米管的具體應(yīng)用領(lǐng)域，進(jìn)行應(yīng)用端的專利申請(qǐng)和布局，比如在照明領(lǐng)域等；三是始終在這一領(lǐng)域不斷進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)，涵蓋了從基礎(chǔ)到應(yīng)用的各個(gè)階段。并在2009年達(dá)到了申請(qǐng)專利的高峰，隨后專利申請(qǐng)量進(jìn)入平臺(tái)期或略有下降，以清華大學(xué)和鴻海精密工業(yè)股份有限公司等為代表。

三、專利技術(shù)構(gòu)成分析

根據(jù)國(guó)際專利分類號(hào)分析，碳納米管領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)主要集中在化合物、組合物、制造及用途等基礎(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域，及電池、配料、半導(dǎo)體器件，檢測(cè)與分析、放電管或放電燈、電容器等具體應(yīng)用領(lǐng)域，詳見(jiàn)表1所示。

四、專利區(qū)域排名

圖5顯示了碳納米管領(lǐng)域中國(guó)專利申請(qǐng)量排名情況。其中，北京、江蘇、廣東、上海和浙江排名前5位。前5位地區(qū)均是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，這說(shuō)明碳納米管領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量與各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平密切相關(guān)。

圖6顯示了碳納米管領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量較多的13個(gè)省市申請(qǐng)專利趨勢(shì)情況。其中，北京2004年率先開(kāi)展該領(lǐng)域的專利布局，且申請(qǐng)數(shù)量持續(xù)增加；上海、廣東和江蘇緊隨其后，分別從2007、2008和2009年開(kāi)始對(duì)該領(lǐng)域?qū)＠M(jìn)行申請(qǐng)布局；浙江、天津和山東從2012年也進(jìn)入該領(lǐng)域開(kāi)始申請(qǐng)布局專利；安徽、四川、湖北和遼寧四省市從2013年開(kāi)始跟進(jìn)。

從各省市發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，北京市進(jìn)入早，且一路快速發(fā)展，始終保持較高的專利申請(qǐng)?jiān)鲩L(zhǎng)速度；江蘇進(jìn)入稍晚，但增長(zhǎng)速度最快，且從2013年開(kāi)始專利申請(qǐng)量超過(guò)了北京，表現(xiàn)十分突出。原因在于江蘇將納米產(chǎn)業(yè)作為地區(qū)優(yōu)先發(fā)展的領(lǐng)域，培育了中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所、蘇州大學(xué)等一批以納米產(chǎn)業(yè)化研究為基礎(chǔ)的研究力量，設(shè)立了納米產(chǎn)業(yè)園，聚集了一批企業(yè)和投資機(jī)構(gòu)，并在政策方面進(jìn)行大力扶持，具備了快速發(fā)展的條件。

五、結(jié)語(yǔ)

根據(jù)以上分析，筆者對(duì)我國(guó)碳納米管產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出如下2點(diǎn)建議：

第一，建議根據(jù)產(chǎn)業(yè)需求，由企業(yè)出資與科研院所建立以碳納米管應(yīng)用中試為目標(biāo)的研發(fā)中心，并探索合適的利益分配機(jī)制。

第二，建議圍繞碳納米管及其應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈，在有基礎(chǔ)的地方形成碳納米管研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化聚集區(qū)。通過(guò)政府引導(dǎo)，一方面培育適合本地區(qū)工業(yè)基礎(chǔ)的碳納米管技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域科研力量，發(fā)展儲(chǔ)備技術(shù)；另一方面，營(yíng)造良好的政策環(huán)境，鼓勵(lì)成熟技術(shù)向企業(yè)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。