我國石墨烯領(lǐng)域?qū)＠畔⒖梢暬治?/h1>
2014-08-08 12:33陳長益吳華珠
現(xiàn)代情報 2014年3期 關(guān)鍵詞：石墨烯
陳長益+吳華珠
作者簡介：陳長益（１９８６－），男，實習(xí)研究員，碩士，研究方向：專利信息分析、科技查新等。·企業(yè)情報工作·
〔摘要〕以中國國家知識產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，借助Bibexcel和Pajek等分析工具，采用定量和定性的專利信息分析方法，從技術(shù)生命周期、技術(shù)主題和合作網(wǎng)絡(luò)3個角度對我國石墨烯領(lǐng)域的相關(guān)專利文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析，揭露我國石墨烯領(lǐng)域存在研發(fā)合作強(qiáng)度較弱、研發(fā)機(jī)構(gòu)技術(shù)優(yōu)勢不明顯、研發(fā)主體合作意識淡薄3個主要問題，并提出對策建議，今后應(yīng)加強(qiáng)我國石墨烯領(lǐng)域的政府支持力度和研發(fā)投入與研發(fā)合作強(qiáng)度。
〔關(guān)鍵詞〕石墨烯；專利信息分析；技術(shù)生命周期；技術(shù)主題；合作網(wǎng)絡(luò)
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０８２１．２０１４．０３．０２６
〔中圖分類號〕Ｇ３５３１；ＴＱ１２７１〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕Ａ〔文章編號〕１００８－０８２１（２０１４）０３－０１２０－０５
Visual Analysis on Graphene Patent Information of ChinaChen ChangyiWu Huazhu
（Jiangsu Science and Technology Information Institute，Nanjing 210042，China）
〔Ａｂｓｔｒａｃｔ〕Based on State Intellectual Property Office of PRChina（SIPO）patent databases,by the software tools of the Bibexcel and Pajek,this article conducted visual analysis on the Graphene technology of China from the angles of technology life cycle and technology Subject and collaborative network research to reveal its development status and the problem by the method of the quantitative and qualiative patent information analysis.It revealed the three major problems to be weakness in the R&D collaboration,uncharacteristic in the technical advantage,poor awareness in the cooperation among R&D institutions in the Graphene field of China.Finally,the paper provided countermeasures to enhance government support,the R&D investment and collaboration in graphene of China in future.
〔Ｋｅｙｗｏｒｄｓ〕graphene;patent information analysis;technology life cycle;technology subject;collaboration network
石墨烯（graphene），又稱單層石墨，是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜。2004年，石墨烯首次由英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)教授安德烈·海姆（Andre KGeim）和康斯坦丁·諾沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）利用微機(jī)械剝離方法獲得［１］。它是已知材料中最薄的一種，其厚度僅為035nm［２］。因石墨烯具有獨特的結(jié)構(gòu)，集優(yōu)異的光學(xué)、化學(xué)、電學(xué)、力學(xué)等特性于一身，迅速成為物理學(xué)、化學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域最熱門的研究主題之一［３］。石墨烯也被認(rèn)定為新型潛力材料，可廣泛應(yīng)用于新型復(fù)合材料、儲能裝置、電極、超靈敏傳感器、新型催化劑等領(lǐng)域。
專利是技術(shù)創(chuàng)新的重要產(chǎn)出成果，專利文獻(xiàn)蘊(yùn)藏著大量的技術(shù)信息，能夠反映科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平及發(fā)展?fàn)顩r。據(jù)WIPO數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示：全世界90％以上的技術(shù)創(chuàng)新成果會出現(xiàn)在專利說明書、權(quán)利要求書、專利公報等專利文獻(xiàn)中。專利信息分析就是通過數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)理統(tǒng)計、文本分析等定量與定性相結(jié)合的方法，挖掘?qū)＠墨I(xiàn)中的潛在價值，發(fā)掘重點領(lǐng)域、熱點領(lǐng)域、技術(shù)發(fā)展趨勢等重要技術(shù)信息。專利信息分析是制定專利戰(zhàn)略和保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的前提，正確運(yùn)用專利信息分析能有利于保護(hù)發(fā)明創(chuàng)造和鼓勵技術(shù)創(chuàng)新，因而獲得競爭優(yōu)勢，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)整體的創(chuàng)新發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級［４］。本文通過對我國石墨烯領(lǐng)域?qū)＠墨I(xiàn)信息的可視化分析，揭示我國石墨烯領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，為我國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展及其研發(fā)主體的研發(fā)決策提供參考。
１數(shù)據(jù)獲取及分析工具
進(jìn)入中國國家知識產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫，以石墨烯為檢索詞，以關(guān)鍵詞為檢索字段，時間范圍是1985年至2013年9月4日，共檢索到國內(nèi)外在我國申請的石墨烯領(lǐng)域?qū)＠? 318件，其中發(fā)明專利3 168件，占比95%，實用新型150件，占比5%。
本文主要借助了文獻(xiàn)計量工具Bibexcel軟件和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析工具Pajek軟件。首先借助Bibexcel軟件分析石墨烯領(lǐng)域?qū)＠鸌PC分類號、專利權(quán)人合作、地區(qū)合作和發(fā)明人合作的共現(xiàn)關(guān)系，并生成net數(shù)據(jù)格式，然后導(dǎo)入Pajek軟件，得到可視化的技術(shù)主題圖譜和合作網(wǎng)絡(luò)圖譜。
２我國石墨烯領(lǐng)域?qū)＠畔⒖梢暬治?/p>
２１技術(shù)生命周期
一種技術(shù)的生命周期通常由萌芽（產(chǎn)生）、成長（發(fā)展）、成熟、瓶頸（衰退）幾個階段構(gòu)成［３］。本文采用技術(shù)生命周期圖法，基于專利申請量與專利權(quán)人隨時間推移而變化的數(shù)據(jù)繪制出石墨烯領(lǐng)域的技術(shù)生命周期圖（圖１）。從圖中可以看出，我國石墨烯領(lǐng)域?qū)＠暾埵状纬霈F(xiàn)在2001年，隨后進(jìn)入了技術(shù)生命萌芽期，直到2009年，專利申請量迅速增長，進(jìn)入了快速成長階段。目前，石墨烯專利技術(shù)正處于技術(shù)生命周期的快速成長階段。
２２技術(shù)主題分析
２２１總體分析
通過對專利IPC小類頻次的統(tǒng)計，得出排名前10位的
圖１石墨烯領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)生命周期圖注：由于專利從申請到公開有18個月的延遲，圖中近2年，尤其是2013年的數(shù)據(jù)小于實際數(shù)據(jù)，僅供參考。
IPC小類分別為C01B（碳；其化合物）、H01M（電極；電池組）、H01L（半導(dǎo)體器件）、B01J（催化劑）、G01N（測試或分析材料）、C08L（高分子化合物復(fù)合材料）、H01G（電容器）、C23C（膜材料）、H01B（導(dǎo)電材料）、C04B（混凝土；陶瓷；其組合物）。為了更了解石墨烯具體細(xì)分領(lǐng)域，以IPC大組為分析對象，利用Pajek軟件繪制出石墨烯領(lǐng)域技術(shù)關(guān)聯(lián)圖（圖２）。圖中的圓點代表技術(shù)領(lǐng)域（IPC大組），圓點的大小表示該技術(shù)領(lǐng)域與其他技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)聯(lián)性，圓點越大，與其相關(guān)聯(lián)的技術(shù)領(lǐng)域（IPC大組）越多；兩個圓點之間有連線表示兩個技術(shù)同時出現(xiàn)在同一件專利中，連線越粗表示這兩個技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)在同一件專利中的次數(shù)越多，聯(lián)系越密切［５］。圖２石墨烯領(lǐng)域?qū)＠鸌PC大組技術(shù)關(guān)聯(lián)圖
endprint
從圖２可以看出，在石墨烯領(lǐng)域，碳及其化合物（C01B31）、納米材料（B82Y30、B82Y40）、電極（H01M4、H01M10）、催化劑（B01J21、B01J23等）、導(dǎo)電材料（H01B1、H01B5、H01B13）、膜材料（C23C16）、半導(dǎo)體器件（H01L21、H01L29）、復(fù)合材料（C08K3、C08K13、C08L79等）等技術(shù)分類圓點較大，申請的專利較多，是石墨烯的重點技術(shù)領(lǐng)域。由于石墨烯是由碳原子構(gòu)成的這一本質(zhì)特性，因此分類號C01B31圓點越大，與其相關(guān)聯(lián)的分類號越多，申請的專利（C01B）也越多；電極、催化劑、復(fù)合材料等是石墨烯應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)領(lǐng)域，因此H01M4、B01J21、C08L79等分類號圓點也較大，與其關(guān)聯(lián)的分類號也較多，申請的專利（H01M、B01J、C08L等）也較多。
其中碳及化合物、納米材料、電極、催化劑、導(dǎo)電材料、膜材料、半導(dǎo)體器件之間的連線較粗，它們具有很強(qiáng)的技術(shù)關(guān)聯(lián)，位于圖２的中部左邊；復(fù)合材料之間的連線較粗，它們具有很強(qiáng)的技術(shù)關(guān)聯(lián)，位于圖２的中部右邊。其它技術(shù)領(lǐng)域圓點連線較細(xì)，或者沒有直接連線，而是通過中間圓點間接相連。一方面，反映出這些技術(shù)領(lǐng)域間可能不存在直接關(guān)聯(lián)關(guān)系，而是間接相關(guān)；另一方面，可能存在某些被忽視的非常規(guī)手段的關(guān)聯(lián)關(guān)系；研發(fā)人員可從中尋找新的潛在關(guān)聯(lián)關(guān)系，獲得新的技術(shù)突破。
２２２重要專利權(quán)人技術(shù)主題分析
選取專利申請量排名前10位的專利權(quán)人，對他們申請專利的IPC小類進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出其專利申請的重點技術(shù)主題（圖３）。圖３中選取的是申請量排名前8位的IPC小類，彩色圓球代表各個專利權(quán)人的IPC小類，圓球上面的數(shù)字表示不同專利權(quán)人各IPC小類的專利申請量?？梢钥闯龊Ｑ笸跽彰骺萍脊煞萦邢薰緦＠暾堉饕性陔姵亟M電極（H01M）和電容器（H01G）等方面，浙江大學(xué)專利申請主要集中在電池組電極（H01M）和催化劑（B01J）等方面，西安電子科技大學(xué)專利申請主要集中在半導(dǎo)體器件（H01L）和膜材料（C23C）等方面，總之，不同的專利權(quán)人申請專利的技術(shù)主題都有所差異。圖３石墨烯領(lǐng)域不同專利權(quán)人主要IPC小類分布圖
２３合作網(wǎng)絡(luò)分析
２３１研發(fā)機(jī)構(gòu)合作和地區(qū)合作
在所檢索的3 318件專利中，由2個及以上研發(fā)主體共同申請的專利只有301件，占申請總量的91%，剔除其中128件由母公司與子公司合作申請的專利，則只有173件，占申請總量的52%。這表明在我國石墨烯領(lǐng)域研發(fā)機(jī)構(gòu)間缺乏技術(shù)交流與合作，跨機(jī)構(gòu)合作研發(fā)程度較低。
由石墨烯領(lǐng)域?qū)＠暾埖难邪l(fā)機(jī)構(gòu)合作圖（圖４）可以看出，整體來看，研發(fā)機(jī)構(gòu)合作程度較弱，連線最粗的是清華大學(xué)和鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司，共合作申請專利27件，反映出他們之間合作最密切。其次，深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司、深圳市海洋王照明工程有限公司和海洋王（東莞）照明科技有限公司都是海洋王照明科技股份有限公司的子公司，不具有合作的代表性。
由石墨烯領(lǐng)域?qū)＠暾埖牡貐^(qū)合作圖（圖５）可以看出，北京分別與上海、廣東、江蘇和山東等地開展了廣泛的研發(fā)合作，是合作次數(shù)最多的地區(qū)。其中，北京和廣東的研發(fā)合作最密切，共合作27次；其次是上海和江蘇，共合作9次。廣東除與北京合作最密切外，還與香港合作了3次，數(shù)據(jù)顯示，這3次是香港中文大學(xué)和中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的合作。
２３２發(fā)明人合作
如果同一專利有2個及以上的發(fā)明人，則稱為發(fā)明人合作專利。專利發(fā)明人的合作情況在一定程度上反映某一行業(yè)或領(lǐng)域的發(fā)明人分布情況和技術(shù)擴(kuò)散程度［６］。我國石墨烯領(lǐng)域的3 318件專利中，有3 031件為合作申請專利，合作率為91%，平均每件專利由43個發(fā)明人共同完成。由此可見，從整體來看，我國石墨烯領(lǐng)域的發(fā)明人合作較普圖４石墨烯領(lǐng)域?qū)＠暾堁邪l(fā)機(jī)構(gòu)合作圖譜
圖５石墨烯領(lǐng)域?qū)＠暾埖貐^(qū)合作圖譜
遍，合作程度較高，有利于知識的傳播、共享和技術(shù)的擴(kuò)散。
由石墨烯領(lǐng)域?qū)＠l(fā)明人合作圖譜（圖６）可以看出，石墨烯領(lǐng)域?qū)＠l(fā)明人合作圖譜呈多個非連通網(wǎng)，構(gòu)成了若干個合作團(tuán)隊，各團(tuán)隊之間基本上沒有互動關(guān)系，通過進(jìn)一步的分析可知各團(tuán)隊都是來自各大研發(fā)機(jī)構(gòu)，是該機(jī)構(gòu)石墨烯領(lǐng)域的重要研發(fā)力量。圖６中海洋王照明科技股份有限公司的周明杰和王要兵合作最密切，共合作申請專利118件；西安電子科技大學(xué)的寧靜、王東和韓碭等7人構(gòu)成獨立的連通網(wǎng)，郭輝、張克基和張玉明等6人構(gòu)成獨立的連通網(wǎng)，這兩組人員可能是該單位不同研究方向的兩組團(tuán)隊。分析可知，各個小連通網(wǎng)中的團(tuán)隊成員都是來自同一研發(fā)機(jī)構(gòu)，而由來自不同研發(fā)機(jī)構(gòu)成員組成的研發(fā)團(tuán)隊幾乎沒有。反映出雖然整體上發(fā)明人合作程度較高，但從結(jié)構(gòu)上來看，幾乎沒有跨機(jī)構(gòu)的合作。
３結(jié)論及建議
通過對我國石墨烯領(lǐng)域?qū)＠暾埼墨I(xiàn)的可視化分析可知，雖然2008年之前石墨烯領(lǐng)域的專利申請量較少，處于技術(shù)醞釀階段。但近幾年，隨著石墨烯領(lǐng)域受到越來越多的企業(yè)、科研院所及專家學(xué)者的關(guān)注，2009年開始，我國石墨烯領(lǐng)域?qū)＠眲≡鲩L，目前已經(jīng)進(jìn)入了快速成長階段。經(jīng)過了漫長的醞釀，進(jìn)入成長階段的石墨烯領(lǐng)域?qū)顒荽l(fā)，但也會遇到困難，總之，機(jī)遇與挑戰(zhàn)共存。
從技術(shù)主題看，我國石墨烯領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)主題廣泛，主要集中于石墨烯電極、電容器、石墨烯納米材料、傳感器、石墨烯催化劑等技術(shù)領(lǐng)域。不同的研發(fā)機(jī)構(gòu)，專利技術(shù)主題各不相同，同一研發(fā)機(jī)構(gòu)內(nèi)部也存在多種不同的技術(shù)主題，形成了一個較良性的競爭環(huán)境。比如海洋王照明科技股份有限公司專利申請量主要集中在電池組電極和電容器等方面，浙江大學(xué)專利申請量主要集中在電池組電極和催化劑等方面，西安電子科技大學(xué)專利申請量主要集中在半導(dǎo)體器件和膜材料等方面。
從合作申請看，研發(fā)機(jī)構(gòu)合作方面，我國石墨烯領(lǐng)域研發(fā)機(jī)構(gòu)合作強(qiáng)度較小，反映出合作意識較弱，其中合作強(qiáng)度最大的是清華大學(xué)和鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司。地區(qū)合作方面，合作強(qiáng)度較小，其中地區(qū)合作強(qiáng)度最大的是北京和廣東、上海和江蘇這些較發(fā)達(dá)的地區(qū)，有些圖６石墨烯領(lǐng)域?qū)＠l(fā)明人合作圖譜
欠發(fā)達(dá)地區(qū)甚至沒有合作。專利發(fā)明人合作方面，雖然整體上發(fā)明人合作程度較高，合作率高達(dá)91%，但合作主要發(fā)生在機(jī)構(gòu)內(nèi)部，幾乎沒有跨機(jī)構(gòu)的合作；另外，這些機(jī)構(gòu)內(nèi)部的合作人員形成了該機(jī)構(gòu)的合作團(tuán)隊，有些大的研發(fā)機(jī)構(gòu)有若干研發(fā)團(tuán)隊。
根據(jù)上述結(jié)論可以看出，目前我國石墨烯領(lǐng)域雖然取得了一定成績，但也存在以下問題：（1）研發(fā)機(jī)構(gòu)和地區(qū)合作強(qiáng)度較弱；（2）各研發(fā)機(jī)構(gòu)技術(shù)優(yōu)勢不夠明顯；（3）各研發(fā)主體合作意識淡薄。針對以上問題，提出3點建議：（1）政府相關(guān)部門應(yīng)繼續(xù)加大對石墨烯領(lǐng)域扶持力度。資金扶持方面，加大R&D投入，建立專項資金支持，積極幫助企業(yè)拓展合作融資渠道，引導(dǎo)各級金融機(jī)構(gòu)、民間組織等各方投資力量；政策扶持方面，幫助企業(yè)拓展合作渠道，建立專項支持項目，大力促進(jìn)科技創(chuàng)新平臺的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，活躍政產(chǎn)學(xué)研合作體系，努力幫扶產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟、產(chǎn)業(yè)協(xié)會的發(fā)展；（2）加強(qiáng)研發(fā)機(jī)構(gòu)合作力度，包括企業(yè)與科研院所等研發(fā)主體合作、地區(qū)合作等，實現(xiàn)資源優(yōu)勢互補(bǔ)，促進(jìn)石墨烯領(lǐng)域快速發(fā)展及其科研成果的快速產(chǎn)業(yè)化。一方面，借助政府搭建的科技創(chuàng)新平臺，如通過政產(chǎn)學(xué)研合作加強(qiáng)與科研院所的合作，通過產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟、協(xié)會等拓寬合作渠道與合作方式；另一方面，各企業(yè)自身應(yīng)加強(qiáng)合作意識，摒棄擔(dān)心技術(shù)泄露的顧慮，積極開展跨機(jī)構(gòu)、跨地域合作，通過合作既能促進(jìn)技術(shù)交流、提高自身技術(shù)創(chuàng)新度，也有利于整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。（3）相關(guān)研究表明，成長期階段，市場規(guī)模迅速增大，需求迅速增長，產(chǎn)業(yè)內(nèi)的利潤較大，競爭逐漸加劇［７］；因此，相關(guān)研發(fā)機(jī)構(gòu)必須注重提高研發(fā)投入、加大研發(fā)力度，掌握產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)，提高企業(yè)核心競爭力，獲得競爭優(yōu)勢；同時，加強(qiáng)石墨烯的現(xiàn)有應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是夯實本研發(fā)機(jī)構(gòu)的特色優(yōu)勢技術(shù)，并拓展?jié)撛趹?yīng)用領(lǐng)域，時刻走在產(chǎn)業(yè)發(fā)展前列。
參考文獻(xiàn)
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（本文責(zé)任編輯：孫國雷）
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作者簡介：陳長益（１９８６－），男，實習(xí)研究員，碩士，研究方向：專利信息分析、科技查新等。·企業(yè)情報工作·
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〔關(guān)鍵詞〕石墨烯；專利信息分析；技術(shù)生命周期；技術(shù)主題；合作網(wǎng)絡(luò)
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０８２１．２０１４．０３．０２６
〔中圖分類號〕Ｇ３５３１；ＴＱ１２７１〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕Ａ〔文章編號〕１００８－０８２１（２０１４）０３－０１２０－０５
Visual Analysis on Graphene Patent Information of ChinaChen ChangyiWu Huazhu
（Jiangsu Science and Technology Information Institute，Nanjing 210042，China）
〔Ａｂｓｔｒａｃｔ〕Based on State Intellectual Property Office of PRChina（SIPO）patent databases,by the software tools of the Bibexcel and Pajek,this article conducted visual analysis on the Graphene technology of China from the angles of technology life cycle and technology Subject and collaborative network research to reveal its development status and the problem by the method of the quantitative and qualiative patent information analysis.It revealed the three major problems to be weakness in the R&D collaboration,uncharacteristic in the technical advantage,poor awareness in the cooperation among R&D institutions in the Graphene field of China.Finally,the paper provided countermeasures to enhance government support,the R&D investment and collaboration in graphene of China in future.
〔Ｋｅｙｗｏｒｄｓ〕graphene;patent information analysis;technology life cycle;technology subject;collaboration network
石墨烯（graphene），又稱單層石墨，是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜。2004年，石墨烯首次由英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)教授安德烈·海姆（Andre KGeim）和康斯坦丁·諾沃肖洛夫（Konstantin Novoselov）利用微機(jī)械剝離方法獲得［１］。它是已知材料中最薄的一種，其厚度僅為035nm［２］。因石墨烯具有獨特的結(jié)構(gòu)，集優(yōu)異的光學(xué)、化學(xué)、電學(xué)、力學(xué)等特性于一身，迅速成為物理學(xué)、化學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域最熱門的研究主題之一［３］。石墨烯也被認(rèn)定為新型潛力材料，可廣泛應(yīng)用于新型復(fù)合材料、儲能裝置、電極、超靈敏傳感器、新型催化劑等領(lǐng)域。
專利是技術(shù)創(chuàng)新的重要產(chǎn)出成果，專利文獻(xiàn)蘊(yùn)藏著大量的技術(shù)信息，能夠反映科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平及發(fā)展?fàn)顩r。據(jù)WIPO數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示：全世界90％以上的技術(shù)創(chuàng)新成果會出現(xiàn)在專利說明書、權(quán)利要求書、專利公報等專利文獻(xiàn)中。專利信息分析就是通過數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)理統(tǒng)計、文本分析等定量與定性相結(jié)合的方法，挖掘?qū)＠墨I(xiàn)中的潛在價值，發(fā)掘重點領(lǐng)域、熱點領(lǐng)域、技術(shù)發(fā)展趨勢等重要技術(shù)信息。專利信息分析是制定專利戰(zhàn)略和保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的前提，正確運(yùn)用專利信息分析能有利于保護(hù)發(fā)明創(chuàng)造和鼓勵技術(shù)創(chuàng)新，因而獲得競爭優(yōu)勢，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)整體的創(chuàng)新發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級［４］。本文通過對我國石墨烯領(lǐng)域?qū)＠墨I(xiàn)信息的可視化分析，揭示我國石墨烯領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，為我國石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展及其研發(fā)主體的研發(fā)決策提供參考。
１數(shù)據(jù)獲取及分析工具
進(jìn)入中國國家知識產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫，以石墨烯為檢索詞，以關(guān)鍵詞為檢索字段，時間范圍是1985年至2013年9月4日，共檢索到國內(nèi)外在我國申請的石墨烯領(lǐng)域?qū)＠? 318件，其中發(fā)明專利3 168件，占比95%，實用新型150件，占比5%。
本文主要借助了文獻(xiàn)計量工具Bibexcel軟件和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析工具Pajek軟件。首先借助Bibexcel軟件分析石墨烯領(lǐng)域?qū)＠鸌PC分類號、專利權(quán)人合作、地區(qū)合作和發(fā)明人合作的共現(xiàn)關(guān)系，并生成net數(shù)據(jù)格式，然后導(dǎo)入Pajek軟件，得到可視化的技術(shù)主題圖譜和合作網(wǎng)絡(luò)圖譜。
２我國石墨烯領(lǐng)域?qū)＠畔⒖梢暬治?/p>
２１技術(shù)生命周期
一種技術(shù)的生命周期通常由萌芽（產(chǎn)生）、成長（發(fā)展）、成熟、瓶頸（衰退）幾個階段構(gòu)成［３］。本文采用技術(shù)生命周期圖法，基于專利申請量與專利權(quán)人隨時間推移而變化的數(shù)據(jù)繪制出石墨烯領(lǐng)域的技術(shù)生命周期圖（圖１）。從圖中可以看出，我國石墨烯領(lǐng)域?qū)＠暾埵状纬霈F(xiàn)在2001年，隨后進(jìn)入了技術(shù)生命萌芽期，直到2009年，專利申請量迅速增長，進(jìn)入了快速成長階段。目前，石墨烯專利技術(shù)正處于技術(shù)生命周期的快速成長階段。
２２技術(shù)主題分析
２２１總體分析
通過對專利IPC小類頻次的統(tǒng)計，得出排名前10位的
圖１石墨烯領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)生命周期圖注：由于專利從申請到公開有18個月的延遲，圖中近2年，尤其是2013年的數(shù)據(jù)小于實際數(shù)據(jù)，僅供參考。
IPC小類分別為C01B（碳；其化合物）、H01M（電極；電池組）、H01L（半導(dǎo)體器件）、B01J（催化劑）、G01N（測試或分析材料）、C08L（高分子化合物復(fù)合材料）、H01G（電容器）、C23C（膜材料）、H01B（導(dǎo)電材料）、C04B（混凝土；陶瓷；其組合物）。為了更了解石墨烯具體細(xì)分領(lǐng)域，以IPC大組為分析對象，利用Pajek軟件繪制出石墨烯領(lǐng)域技術(shù)關(guān)聯(lián)圖（圖２）。圖中的圓點代表技術(shù)領(lǐng)域（IPC大組），圓點的大小表示該技術(shù)領(lǐng)域與其他技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)聯(lián)性，圓點越大，與其相關(guān)聯(lián)的技術(shù)領(lǐng)域（IPC大組）越多；兩個圓點之間有連線表示兩個技術(shù)同時出現(xiàn)在同一件專利中，連線越粗表示這兩個技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)在同一件專利中的次數(shù)越多，聯(lián)系越密切［５］。圖２石墨烯領(lǐng)域?qū)＠鸌PC大組技術(shù)關(guān)聯(lián)圖
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從圖２可以看出，在石墨烯領(lǐng)域，碳及其化合物（C01B31）、納米材料（B82Y30、B82Y40）、電極（H01M4、H01M10）、催化劑（B01J21、B01J23等）、導(dǎo)電材料（H01B1、H01B5、H01B13）、膜材料（C23C16）、半導(dǎo)體器件（H01L21、H01L29）、復(fù)合材料（C08K3、C08K13、C08L79等）等技術(shù)分類圓點較大，申請的專利較多，是石墨烯的重點技術(shù)領(lǐng)域。由于石墨烯是由碳原子構(gòu)成的這一本質(zhì)特性，因此分類號C01B31圓點越大，與其相關(guān)聯(lián)的分類號越多，申請的專利（C01B）也越多；電極、催化劑、復(fù)合材料等是石墨烯應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)領(lǐng)域，因此H01M4、B01J21、C08L79等分類號圓點也較大，與其關(guān)聯(lián)的分類號也較多，申請的專利（H01M、B01J、C08L等）也較多。
其中碳及化合物、納米材料、電極、催化劑、導(dǎo)電材料、膜材料、半導(dǎo)體器件之間的連線較粗，它們具有很強(qiáng)的技術(shù)關(guān)聯(lián)，位于圖２的中部左邊；復(fù)合材料之間的連線較粗，它們具有很強(qiáng)的技術(shù)關(guān)聯(lián)，位于圖２的中部右邊。其它技術(shù)領(lǐng)域圓點連線較細(xì)，或者沒有直接連線，而是通過中間圓點間接相連。一方面，反映出這些技術(shù)領(lǐng)域間可能不存在直接關(guān)聯(lián)關(guān)系，而是間接相關(guān)；另一方面，可能存在某些被忽視的非常規(guī)手段的關(guān)聯(lián)關(guān)系；研發(fā)人員可從中尋找新的潛在關(guān)聯(lián)關(guān)系，獲得新的技術(shù)突破。
２２２重要專利權(quán)人技術(shù)主題分析
選取專利申請量排名前10位的專利權(quán)人，對他們申請專利的IPC小類進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出其專利申請的重點技術(shù)主題（圖３）。圖３中選取的是申請量排名前8位的IPC小類，彩色圓球代表各個專利權(quán)人的IPC小類，圓球上面的數(shù)字表示不同專利權(quán)人各IPC小類的專利申請量?？梢钥闯龊Ｑ笸跽彰骺萍脊煞萦邢薰緦＠暾堉饕性陔姵亟M電極（H01M）和電容器（H01G）等方面，浙江大學(xué)專利申請主要集中在電池組電極（H01M）和催化劑（B01J）等方面，西安電子科技大學(xué)專利申請主要集中在半導(dǎo)體器件（H01L）和膜材料（C23C）等方面，總之，不同的專利權(quán)人申請專利的技術(shù)主題都有所差異。圖３石墨烯領(lǐng)域不同專利權(quán)人主要IPC小類分布圖
２３合作網(wǎng)絡(luò)分析
２３１研發(fā)機(jī)構(gòu)合作和地區(qū)合作
在所檢索的3 318件專利中，由2個及以上研發(fā)主體共同申請的專利只有301件，占申請總量的91%，剔除其中128件由母公司與子公司合作申請的專利，則只有173件，占申請總量的52%。這表明在我國石墨烯領(lǐng)域研發(fā)機(jī)構(gòu)間缺乏技術(shù)交流與合作，跨機(jī)構(gòu)合作研發(fā)程度較低。
由石墨烯領(lǐng)域?qū)＠暾埖难邪l(fā)機(jī)構(gòu)合作圖（圖４）可以看出，整體來看，研發(fā)機(jī)構(gòu)合作程度較弱，連線最粗的是清華大學(xué)和鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司，共合作申請專利27件，反映出他們之間合作最密切。其次，深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司、深圳市海洋王照明工程有限公司和海洋王（東莞）照明科技有限公司都是海洋王照明科技股份有限公司的子公司，不具有合作的代表性。
由石墨烯領(lǐng)域?qū)＠暾埖牡貐^(qū)合作圖（圖５）可以看出，北京分別與上海、廣東、江蘇和山東等地開展了廣泛的研發(fā)合作，是合作次數(shù)最多的地區(qū)。其中，北京和廣東的研發(fā)合作最密切，共合作27次；其次是上海和江蘇，共合作9次。廣東除與北京合作最密切外，還與香港合作了3次，數(shù)據(jù)顯示，這3次是香港中文大學(xué)和中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的合作。
２３２發(fā)明人合作
如果同一專利有2個及以上的發(fā)明人，則稱為發(fā)明人合作專利。專利發(fā)明人的合作情況在一定程度上反映某一行業(yè)或領(lǐng)域的發(fā)明人分布情況和技術(shù)擴(kuò)散程度［６］。我國石墨烯領(lǐng)域的3 318件專利中，有3 031件為合作申請專利，合作率為91%，平均每件專利由43個發(fā)明人共同完成。由此可見，從整體來看，我國石墨烯領(lǐng)域的發(fā)明人合作較普圖４石墨烯領(lǐng)域?qū)＠暾堁邪l(fā)機(jī)構(gòu)合作圖譜
圖５石墨烯領(lǐng)域?qū)＠暾埖貐^(qū)合作圖譜
遍，合作程度較高，有利于知識的傳播、共享和技術(shù)的擴(kuò)散。
由石墨烯領(lǐng)域?qū)＠l(fā)明人合作圖譜（圖６）可以看出，石墨烯領(lǐng)域?qū)＠l(fā)明人合作圖譜呈多個非連通網(wǎng)，構(gòu)成了若干個合作團(tuán)隊，各團(tuán)隊之間基本上沒有互動關(guān)系，通過進(jìn)一步的分析可知各團(tuán)隊都是來自各大研發(fā)機(jī)構(gòu)，是該機(jī)構(gòu)石墨烯領(lǐng)域的重要研發(fā)力量。圖６中海洋王照明科技股份有限公司的周明杰和王要兵合作最密切，共合作申請專利118件；西安電子科技大學(xué)的寧靜、王東和韓碭等7人構(gòu)成獨立的連通網(wǎng)，郭輝、張克基和張玉明等6人構(gòu)成獨立的連通網(wǎng)，這兩組人員可能是該單位不同研究方向的兩組團(tuán)隊。分析可知，各個小連通網(wǎng)中的團(tuán)隊成員都是來自同一研發(fā)機(jī)構(gòu)，而由來自不同研發(fā)機(jī)構(gòu)成員組成的研發(fā)團(tuán)隊幾乎沒有。反映出雖然整體上發(fā)明人合作程度較高，但從結(jié)構(gòu)上來看，幾乎沒有跨機(jī)構(gòu)的合作。
３結(jié)論及建議
通過對我國石墨烯領(lǐng)域?qū)＠暾埼墨I(xiàn)的可視化分析可知，雖然2008年之前石墨烯領(lǐng)域的專利申請量較少，處于技術(shù)醞釀階段。但近幾年，隨著石墨烯領(lǐng)域受到越來越多的企業(yè)、科研院所及專家學(xué)者的關(guān)注，2009年開始，我國石墨烯領(lǐng)域?qū)＠眲≡鲩L，目前已經(jīng)進(jìn)入了快速成長階段。經(jīng)過了漫長的醞釀，進(jìn)入成長階段的石墨烯領(lǐng)域?qū)顒荽l(fā)，但也會遇到困難，總之，機(jī)遇與挑戰(zhàn)共存。
從技術(shù)主題看，我國石墨烯領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)主題廣泛，主要集中于石墨烯電極、電容器、石墨烯納米材料、傳感器、石墨烯催化劑等技術(shù)領(lǐng)域。不同的研發(fā)機(jī)構(gòu)，專利技術(shù)主題各不相同，同一研發(fā)機(jī)構(gòu)內(nèi)部也存在多種不同的技術(shù)主題，形成了一個較良性的競爭環(huán)境。比如海洋王照明科技股份有限公司專利申請量主要集中在電池組電極和電容器等方面，浙江大學(xué)專利申請量主要集中在電池組電極和催化劑等方面，西安電子科技大學(xué)專利申請量主要集中在半導(dǎo)體器件和膜材料等方面。
從合作申請看，研發(fā)機(jī)構(gòu)合作方面，我國石墨烯領(lǐng)域研發(fā)機(jī)構(gòu)合作強(qiáng)度較小，反映出合作意識較弱，其中合作強(qiáng)度最大的是清華大學(xué)和鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司。地區(qū)合作方面，合作強(qiáng)度較小，其中地區(qū)合作強(qiáng)度最大的是北京和廣東、上海和江蘇這些較發(fā)達(dá)的地區(qū)，有些圖６石墨烯領(lǐng)域?qū)＠l(fā)明人合作圖譜
欠發(fā)達(dá)地區(qū)甚至沒有合作。專利發(fā)明人合作方面，雖然整體上發(fā)明人合作程度較高，合作率高達(dá)91%，但合作主要發(fā)生在機(jī)構(gòu)內(nèi)部，幾乎沒有跨機(jī)構(gòu)的合作；另外，這些機(jī)構(gòu)內(nèi)部的合作人員形成了該機(jī)構(gòu)的合作團(tuán)隊，有些大的研發(fā)機(jī)構(gòu)有若干研發(fā)團(tuán)隊。
根據(jù)上述結(jié)論可以看出，目前我國石墨烯領(lǐng)域雖然取得了一定成績，但也存在以下問題：（1）研發(fā)機(jī)構(gòu)和地區(qū)合作強(qiáng)度較弱；（2）各研發(fā)機(jī)構(gòu)技術(shù)優(yōu)勢不夠明顯；（3）各研發(fā)主體合作意識淡薄。針對以上問題，提出3點建議：（1）政府相關(guān)部門應(yīng)繼續(xù)加大對石墨烯領(lǐng)域扶持力度。資金扶持方面，加大R&D投入，建立專項資金支持，積極幫助企業(yè)拓展合作融資渠道，引導(dǎo)各級金融機(jī)構(gòu)、民間組織等各方投資力量；政策扶持方面，幫助企業(yè)拓展合作渠道，建立專項支持項目，大力促進(jìn)科技創(chuàng)新平臺的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，活躍政產(chǎn)學(xué)研合作體系，努力幫扶產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟、產(chǎn)業(yè)協(xié)會的發(fā)展；（2）加強(qiáng)研發(fā)機(jī)構(gòu)合作力度，包括企業(yè)與科研院所等研發(fā)主體合作、地區(qū)合作等，實現(xiàn)資源優(yōu)勢互補(bǔ)，促進(jìn)石墨烯領(lǐng)域快速發(fā)展及其科研成果的快速產(chǎn)業(yè)化。一方面，借助政府搭建的科技創(chuàng)新平臺，如通過政產(chǎn)學(xué)研合作加強(qiáng)與科研院所的合作，通過產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟、協(xié)會等拓寬合作渠道與合作方式；另一方面，各企業(yè)自身應(yīng)加強(qiáng)合作意識，摒棄擔(dān)心技術(shù)泄露的顧慮，積極開展跨機(jī)構(gòu)、跨地域合作，通過合作既能促進(jìn)技術(shù)交流、提高自身技術(shù)創(chuàng)新度，也有利于整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。（3）相關(guān)研究表明，成長期階段，市場規(guī)模迅速增大，需求迅速增長，產(chǎn)業(yè)內(nèi)的利潤較大，競爭逐漸加劇［７］；因此，相關(guān)研發(fā)機(jī)構(gòu)必須注重提高研發(fā)投入、加大研發(fā)力度，掌握產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)，提高企業(yè)核心競爭力，獲得競爭優(yōu)勢；同時，加強(qiáng)石墨烯的現(xiàn)有應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是夯實本研發(fā)機(jī)構(gòu)的特色優(yōu)勢技術(shù)，并拓展?jié)撛趹?yīng)用領(lǐng)域，時刻走在產(chǎn)業(yè)發(fā)展前列。
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（本文責(zé)任編輯：孫國雷）
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