納米陶瓷專利信息分析與發(fā)展趨勢

鄢春根 羅曉寧 唐 敏

（景德鎮(zhèn)陶瓷學院，江西景德鎮(zhèn)333001）

0 引言

納米陶瓷指顯微結(jié)構(gòu)中的物相具有納米級尺度的陶瓷材料，其基本成分與傳統(tǒng)陶瓷無太大區(qū)別，但其宏觀性質(zhì)卻發(fā)生了很大變化[1]。納米陶瓷由于具有室溫超塑性、高韌性和低溫燒結(jié)等很多優(yōu)異特性，成為各國研發(fā)的熱點領域之一。我國納米陶瓷及其技術從“十五”期間以來從無到有，得到了快速發(fā)展[2]。

本文以國家知識產(chǎn)權局中國專利數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，應用知識產(chǎn)權出版社專利信息分析系統(tǒng)，對截止2010年底我國國家知識產(chǎn)權局公開（公告）的納米陶瓷領域發(fā)明、實用新型和外觀設計專利信息進行系統(tǒng)的檢索、統(tǒng)計與分析，力求全面、詳細地了解我國納米陶瓷技術發(fā)展概況，掌握納米陶瓷研發(fā)動態(tài)，促進我國納米陶瓷產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

1 納米陶瓷專利申請總體趨勢分析

1985年到2010年，納米陶瓷專利申請的總體發(fā)展趨勢見圖1。

圖1中實線是按申請年的專利申請趨勢，虛線是按公開年的專利公開趨勢。從圖1可以看出，1985年～1996年，納米陶瓷專利申請從無到少數(shù)幾件，從1997年開始呈現(xiàn)出一個非常完美的上升通道，尤其是2001年以來，上升幅度越來越大。從曲線上看出，2010年的申請量有所減少，是因為發(fā)明專利申請一般要18個月后才公開，實用新型和外觀設計也需要一定的審理公告時間（一般為半年以上），近幾年（尤其是2010年）的專利申請很多到2010年底尚未公開或公告，造成實線顯示2010年的申請量比實際申請量少很多，實際上該年的專利申請量應該是增加的，這可以從虛線專利公開趨勢中得到旁證，虛線顯示2010年專利公開的數(shù)量是急劇增加的。

從檢索結(jié)果可以看出，納米陶瓷領域總共申請了4255件專利。其中，1985～2000年的前16年共申請專利172件，2001～2010年的10年共有專利申請（還不包括近幾年申請尚未公開的專利）4083件，為前16年專利申請量的23.74倍。說明國家在納米陶瓷領域?qū)χR產(chǎn)權的日益重視、各省、市知識產(chǎn)權局的宣傳與管理工作和激勵政策取得了積極的成效，企業(yè)和個人的專利意識明顯提高，專利申請數(shù)量出現(xiàn)了可喜的增長。

2 納米陶瓷領域?qū)＠暾埲朔治?/h2>

專利申請人是指就一項發(fā)明創(chuàng)造向?qū)＠稚暾垖＠娜?，可為個人，也可是單位。圖2是納米陶瓷專利申請人前20位分布圖。

從圖2可以看出，1985年到2010年，納米陶瓷專利申請人排名前20位的專利申請總量達1205件，占中國納米陶瓷專利申請總量的28.4%。前20位申請人中，全是高校和科研院所。拓展分析范圍得知，企業(yè)中排名最靠前的中國石油化工股份有限公司也僅僅位居第23位，前50名中也僅有這一家企業(yè)。可見，相比高校與科研院所，企業(yè)納米陶瓷技術的創(chuàng)新能力還明顯偏弱，有待提高。

圖2同時顯示，納米陶瓷專利申請總量排名前3位申請人分別是浙江大學、清華大學和中國科學院上海硅酸鹽研究所，他們申請的專利數(shù)均達100項以上。根據(jù)專利的綜合分析，得知他們專利申請活動年限也很久。早在上世紀九十年代，他們就開始涉足納米陶瓷領域的技術創(chuàng)新與專利申請，其中浙江大學14年，清華大學14年，中國科學院上海硅酸鹽研究所12年，說明這幾個單位長期以來，一直比較注重技術創(chuàng)新與專利申請。其次，排名靠前的大多是一些綜合類院校和老牌化工院校，這也和這些學校在納米陶瓷領域師資力量、品牌專業(yè)、科研學術水平密切相關。浙江大學、清華大學和上海大學的發(fā)明人數(shù)均在200人以上，除顯示這些單位較大、人數(shù)較多外，也說明他們擁有一個人員眾多的納米陶瓷創(chuàng)新團隊。

3 專利申請區(qū)域分析

專利具有的獨特性使其可以從產(chǎn)出和投入兩個角度來衡量區(qū)域科技發(fā)展程度。從產(chǎn)出的角度看，專利數(shù)量是區(qū)域技術創(chuàng)新能力的反映，也是科技活動效率和整體發(fā)展水平的標志；從投入的角度看，專利數(shù)又反映了區(qū)域科技政策的效果和經(jīng)濟發(fā)展中研發(fā)經(jīng)費的投入、引進資金技術等活動的效率[3]。因此，從納米陶瓷專利申請的區(qū)域分布情況，可以大致反映出這些地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展、科研創(chuàng)新的相對水平。表1為納米陶瓷專利申請的國省分布情況。

從表1可以統(tǒng)計出，國內(nèi)（含港澳臺）納米陶瓷專利申請量達3887件，占總數(shù)的91.35%，國外納米陶瓷專利申請368件，占8.65%，說明國外（尤其是美國、德國、韓國和日本）越來越重視中國的納米陶瓷領域科技發(fā)展，想憑借自己的專利，在納米陶瓷領域占據(jù)一席之地。在國內(nèi)專利申請中，北京634件，占國省專利申請總量的14.90%。接下來依次為上海603件，占14.17%；廣東264件、江蘇262件和浙江258件，分別占專利申請總量的6.20%、6.16%和6.06%。其他幾個省份均在200件以下，依次為湖北179件，遼寧176件，山東169件，陜西138件，天津130件，安徽112件，黑龍江111件，四川110件，吉林103件，湖南94件，等等。這種分布狀況與各省市的大小和有無規(guī)模較大、數(shù)量較多的納米陶瓷相關企事業(yè)單位有一定的關系，各個省市的專利申請情況，也基本可以體現(xiàn)各地的經(jīng)濟發(fā)展狀況。從申請量絕對數(shù)的空間分布來看，各省區(qū)的專利數(shù)量分布很不均衡，區(qū)域差異非常明顯，沿海地區(qū)具有顯著優(yōu)勢，排名前10位的省市除湖北、陜西以外全部位于沿海地區(qū)，總體上呈現(xiàn)由東部向中西部遞減的階梯狀分布特征，這與我國區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的空間格局基本一致。同時，由于納米陶瓷專利申請人大都為高校與科研院所，從區(qū)域分布也可看出各個省份的高校與科研院所在化工、陶瓷材料方面的科研實力。

表1 納米陶瓷專利申請國省分布一覽表Tab.1 Distribution of nano-ceramic patent applications by provinces and countries

表2 納米陶瓷專利申請的法律狀態(tài)分布情況表Tab.2 Distribution of nano-ceramic patent applications by legal status

4 法律狀態(tài)分析

專利的保護具有時間性，專利權不可能永遠有效。專利失效的原因，包括專利權的終止（未繳年費或?qū)＠麢嘤行趯脻M）、發(fā)明專利申請后被駁回、專利權的視為放棄、發(fā)明專利申請公布后的撤回、專利權的主動放棄等[4]。專利的法律狀態(tài)可以匯總為公開、授權和無效3種。表2為納米陶瓷專利申請的法律狀態(tài)分布情況。

如表2所示，截止2010年底，納米陶瓷的專利申請中，處于授權狀態(tài)的1545件，占36.3%；仍在公開狀態(tài)的發(fā)明專利申請1387件，占32.6%；由于各種原因無效的專利1323件，占31.1%。發(fā)明專利與實用新型專利法律狀態(tài)情況具體為，發(fā)明專利申請?zhí)幱谑跈酄顟B(tài)的1347件，占34.6%；仍在公開狀態(tài)1380件，占35.4%；由于各種原因無效的專利1166件，占30%。實用新型專利申請中處于授權狀態(tài)的198件，占54.6%；由于各種原因無效的專利164件，占45.4%。

從納米陶瓷專利申請法律狀態(tài)分布表可以看出，截止2010年底，超過三成的專利，尤其是占主體的發(fā)明專利有30%處于失效狀態(tài)，實用新型專利失效率達到45.4%；而目前仍有效的發(fā)明專利與實用新型專利分別只有34.6%和54.6%。一方面，說明我國對納米陶瓷技術保護只重申請，缺乏對納米陶瓷相關專利技術的長期關注與良好把握，因種種原因使之失效，失去繼續(xù)擁有此項專利的權利；另一方面，也說明我國部分納米陶瓷專利技術水平還較低，無必要進行長期保護。

5 IPC分析

（1）IPC前10個大類專利申請排名

圖3是納米陶瓷專利申請在IPC前10個大類的分布情況，表3為IPC前10個大類的分類解釋。

由圖3和表3可知，1985年到2010年國家知識產(chǎn)權局公開（公告）的納米陶瓷專利申請分布最多的大類號是C01（無機化學），925件；其次是C04（水泥；混凝土；人造石；陶瓷；耐火材料），878件；H01，274件；B01,274件；C09,270件；C08,166件；A61,154件；C23,151件；G01,127件；C25,80件?？梢姡瑥腎PC大類分布來看，納米陶瓷專利申請主要分布在化學性能、陶瓷制品、基本電氣元件、涂料與黏合劑等方面。

（2）IPC前10個小類專利申請排名

下面對納米陶瓷專利申請件數(shù)排名前10位的小類進行分析。納米陶瓷專利申請在IPC前10個小類的分布情況見圖4。

表3 納米陶瓷專利申請前10個IPC大類解釋Tab.3 Descriptions of the first 10 major IPC classifications for nano-ceramic patent applications

表4 納米陶瓷專利申請前10個IPC小類解釋Tab.4 Descriptions of the first 10 minor IPC classifications for nano-ceramic patent applications

圖4顯示，納米陶瓷專利申請分布最多的IPC小類號是C 04 B,878件；接下來是C 01 B,457件；C 01 G,292件；B 01 J,212件；C 01 F,175件；C 23 C,144件；G 01 N,102件；C 09 C,97件；C 09 D,91件；C 08 L,87件。前10個IPC小類的分類解釋見表4。

由圖4和表4可知，從IPC小類分布來看，納米陶瓷專利申請主要集中在陶瓷制品、非金屬元素、金屬化合物、廢水處理、鍍覆與表面處理等方面。

6 納米陶瓷的發(fā)展方向

從專利的技術內(nèi)容分析中，可以總結(jié)歸納出納米陶瓷及其技術的發(fā)展方向如下:

室溫超塑性和高韌性是納米陶瓷極具吸引力的潛在性能，也是納米陶瓷最具應用前景的幾個方面。前者將使得陶瓷在保留其耐化學腐蝕、耐高溫高壓等優(yōu)良性能的前提下，有可能像其它材料一樣進行鍛造、擠壓、拉拔、彎曲等特種加工，不需磨削，直接制備精密尺寸的零件；后者則可能徹底改變陶瓷材料是“易碎品”的一般看法，并拓寬其應用領域。

同時，納米陶瓷已實現(xiàn)在比普通陶瓷低幾百度的溫度下完全燒結(jié)，不少已在1000℃以下成功致密化，而且還有繼續(xù)較大幅度降低溫度的趨勢。這樣不僅可以節(jié)省大量寶貴的能源，同時也有利于環(huán)境的凈化和減少co2的排放。因此，利用納米陶瓷技術改造傳統(tǒng)陶瓷工業(yè)，將有可能引起陶瓷工業(yè)的另一場革命。此外，利用納米陶瓷低溫可燒結(jié)的特性，也可將陶瓷材料進行連接，有人就利用納米ZrO2(3 Y）粉體將普通的Y-T Z P陶瓷連接在一起。納米陶瓷連接可保證連接層與陶瓷基本的組分相同，從而使陶瓷材料的物理化學性能甚至機械性能都保持一致?？梢灶A見，這種基于低溫可燒結(jié)特性的納米陶瓷的應用將越來越廣泛。

除以上基于結(jié)構(gòu)性能方面的應用外，納米陶瓷在功能方面也有重要應用。陶瓷材料的光、電、聲、磁等性能就常常與其晶界相有很大關系。由于納米陶瓷的晶粒小，單位體積中晶界相的比例遠遠高于普通的粗晶粒陶瓷，晶界相的組成也可能與普通粗晶粒陶瓷有極大不同，因而有可能給陶瓷的性能帶來很多意想不到的變化和特性，納米氧化鋅陶瓷的非線性伏安特性已經(jīng)初步證明了這一點。

隨著人們研究的深入，納米陶瓷新技術的不斷研發(fā)，將有更多的優(yōu)異性能被發(fā)現(xiàn)，納米陶瓷新產(chǎn)品必將獲得更加廣泛的應用。

7 結(jié)束語

根據(jù)世界知識產(chǎn)權組織（WIPO）的統(tǒng)計，有效運用專利信息，可縮短研發(fā)時間60%，節(jié)省研發(fā)費用40%[5]；全世界90%以上的發(fā)明創(chuàng)造信息都是首先通過專利文獻反映出來的，而其中的80%以上未出現(xiàn)在其它技術文獻中。

對我國納米陶瓷專利申請情況進行系統(tǒng)的統(tǒng)計分析，揭示其中的管理信息、技術信息與法律、經(jīng)濟信息，將有助于及時全面地掌握我國納米陶瓷專利申請和授權的分布情況以及技術發(fā)展趨勢，對于各級管理部門、企業(yè)、高校與科研院所積極參與制定相關政策措施，促進我國納米陶瓷領域科技創(chuàng)新，對納米陶瓷領域知識產(chǎn)權保護與開發(fā)，具有積極的參考價值和重要的現(xiàn)實意義。

1 江惠民,占俐琳,張順如.納米技術及其在新材料領域中的應用與展望.中國陶瓷,2003（6）:49～51

2 張全勤,張繼文.納米技術新進展.北京:國防工業(yè)出版社,2005

3 范麗娜.中國內(nèi)地專利的空間分布及其影響因素分析.北京師范大學學報（社會科學版）,2005(2):138-145.

4 郭穎,朱東華,蘇源等.納米技術專利的法律狀態(tài)信息分析.科學學研究,2009,27(3):368～373

5 趙亞娟,董瑜,朱相麗.專利分析及其在情報研究中的應用.圖書情報工作,2006(5):19～22