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(xué)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?zé)Y(jié)等很多優(yōu)異特性，成為各國研發(fā)的熱點領(lǐng)域之一。我國納米陶瓷及其技術(shù)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(quán)局中國專利數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，應(yīng)用知識產(chǎn)權(quán)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(quán)局公開（公告）的納米陶瓷領(lǐng)域發(fā)明、實用新型和外觀設(shè)計專利信息進(jìn)行系統(tǒng)的檢索、統(tǒng)計與分析，力求全面、詳細(xì)地了解我國納米陶瓷技術(shù)發(fā)展概況，掌握納米陶瓷研發(fā)動態(tài)，促進(jìn)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(shè)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(yīng)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(lǐng)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(lǐng)域?qū)χR產(chǎn)權(quán)的日益重視、各省、市知識產(chǎn)權(quán)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(lǐng)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＠娜耍蔀閭€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(dá)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)?？梢姡啾雀咝Ｅc科研院所，企業(yè)納米陶瓷技術(shù)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(xué)、清華大學(xué)和中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所，他們申請的專利數(shù)均達(dá)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(jì)九十年代，他們就開始涉足納米陶瓷領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新與專利申請，其中浙江大學(xué)14年，清華大學(xué)14年，中國科學(xué)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(shù)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(xué)校在納米陶瓷領(lǐng)域師資力量、品牌專業(yè)、科研學(xué)術(shù)水平密切相關(guān)。浙江大學(xué)、清華大學(xué)和上海大學(xué)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(tuán)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(shù)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(biāo)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(jì)發(fā)展中研發(fā)經(jīng)費的投入、引進(jìn)資金技術(shù)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(jì)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(dá)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(lǐng)域科技發(fā)展，想憑借自己的專利，在納米陶瓷領(lǐng)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(guān)企事業(yè)單位有一定的關(guān)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(jì)發(fā)展?fàn)顩r。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(jì)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(hù)具有時間性，專利權(quán)不可能永遠(yuǎn)有效。專利失效的原因，包括專利權(quán)的終止（未繳年費或?qū)＠麢?quán)有效期屆滿）、發(fā)明專利申請后被駁回、專利權(quán)的視為放棄、發(fā)明專利申請公布后的撤回、專利權(quán)的主動放棄等[4]。專利的法律狀態(tài)可以匯總為公開、授權(quán)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(quán)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?quán)狀態(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(quán)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(dá)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(shù)保護(hù)只重申請，缺乏對納米陶瓷相關(guān)專利技術(shù)的長期關(guān)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(quán)利；另一方面，也說明我國部分納米陶瓷專利技術(shù)水平還較低，無必要進(jìn)行長期保護(hù)。

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(quán)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(jī)化學(xué)），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。可見，從IPC大類分布來看，納米陶瓷專利申請主要分布在化學(xué)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(jìn)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(shù)內(nèi)容分析中，可以總結(jié)歸納出納米陶瓷及其技術(shù)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(yīng)用前景的幾個方面。前者將使得陶瓷在保留其耐化學(xué)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(jìn)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(yīng)用領(lǐng)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(shù)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(jìn)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(xué)性能甚至機(jī)械性能都保持一致?？梢灶A(yù)見，這種基于低溫可燒結(jié)特性的納米陶瓷的應(yīng)用將越來越廣泛。

除以上基于結(jié)構(gòu)性能方面的應(yīng)用外，納米陶瓷在功能方面也有重要應(yīng)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(guān)系。由于納米陶瓷的晶粒小，單位體積中晶界相的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shù)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(yīng)用。

7 結(jié)束語

根據(jù)世界知識產(chǎn)權(quán)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(xiàn)反映出來的，而其中的80%以上未出現(xiàn)在其它技術(shù)文獻(xiàn)中。

對我國納米陶瓷專利申請情況進(jìn)行系統(tǒng)的統(tǒng)計分析，揭示其中的管理信息、技術(shù)信息與法律、經(jīng)濟(jì)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(quán)的分布情況以及技術(shù)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(guān)政策措施，促進(jìn)我國納米陶瓷領(lǐng)域科技創(chuàng)新，對納米陶瓷領(lǐng)域知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)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(shù)及其在新材料領(lǐng)域中的應(yīng)用與展望.中國陶瓷,2003（6）:49～51

2 張全勤,張繼文.納米技術(shù)新進(jìn)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(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版）,2005(2):138-145.

4 郭穎,朱東華,蘇源等.納米技術(shù)專利的法律狀態(tài)信息分析.科學(xué)學(xué)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(yīng)用.圖書情報工作,2006(5):19～22