基于德溫特專利數(shù)據(jù)的低維納米碳材料發(fā)展態(tài)勢(shì)文獻(xiàn)分析

張靜端，姚靜，榮海琴（東華大學(xué)圖書館，上海 200051）

產(chǎn)品與市場(chǎng)

基于德溫特專利數(shù)據(jù)的低維納米碳材料發(fā)展態(tài)勢(shì)文獻(xiàn)分析

張靜端，姚靜，榮海琴
（東華大學(xué)圖書館，上海 200051）

富勒烯、碳納米管和石墨烯等低維納米碳材料為近年來(lái)納米材料和納米技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文以 3種典型的低維納米碳材料為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)德溫特（Derwent）專利數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的從2005—2015年專利受理數(shù)量、國(guó)家分布、專利權(quán)人名稱、學(xué)科類別及國(guó)際專利分類代碼等相關(guān)信息進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)近年來(lái)研發(fā)人員更加關(guān)注石墨烯，對(duì)碳納米管和富勒烯的關(guān)注度在逐漸下降。經(jīng)過(guò)對(duì)全球低維納米碳材料技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)的分析，指出我國(guó)低維納米碳材料在進(jìn)一步發(fā)展中還存著研發(fā)領(lǐng)域發(fā)展不均衡、缺乏全方位發(fā)展戰(zhàn)略的整體布局研究、技術(shù)成果不能順利轉(zhuǎn)化、經(jīng)費(fèi)投入偏低等問(wèn)題，并針對(duì)以上問(wèn)題提出了建設(shè)性意見，以期為我國(guó)低維納米碳材料相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和決策提供參考。

德溫特專利數(shù)據(jù)；低維納米碳材料；納米材料；納米技術(shù)；專利分析；數(shù)值分析；發(fā)展態(tài)勢(shì)

專利信息與情報(bào)是集技術(shù)、商業(yè)和法律信息于一體的獨(dú)特信息源，它能反映最新的科技發(fā)明、創(chuàng)造和設(shè)計(jì)，其所包含的科技信息中有80%未被公開，是非常重要的科技情報(bào)信息源。德溫特專利情報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)簡(jiǎn)稱 DII（Derwent Innovations Index）是由DWPI（Derwent World Patents Index，德溫特世界專利索引數(shù)據(jù)庫(kù)）和PCI（Patents Citation Index，專利引文索引數(shù)據(jù)庫(kù)）兩個(gè)部分組成。它是Thomson Reuters科技與醫(yī)療集團(tuán)推出的世界專利索引數(shù)據(jù)庫(kù)，是世界上最全面的國(guó)際專利信息數(shù)據(jù)庫(kù)，在全球享有盛譽(yù)［1］。數(shù)據(jù)庫(kù)收錄來(lái)自全球41個(gè)專利機(jī)構(gòu)的專利情報(bào)，涵蓋100多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，其中，中國(guó)的實(shí)用新型專利信息超過(guò)1800萬(wàn)條，基本發(fā)明專利也達(dá)3890多萬(wàn)條［2-4］。

目前，許多學(xué)者利用專利情報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)研究一些熱點(diǎn)問(wèn)題或某種單一材料。本文基于DII數(shù)據(jù)庫(kù)，在2005—2015年文獻(xiàn)資料分析的基礎(chǔ)上，主要以富勒 烯 （ fullerene）［5］、 碳 納 米 管 （ carbonnanotube）［6-9］、石墨烯（graphene）［10-11］為代表的低維納米碳材料作為研究對(duì)象，采用由淺到深的分析思路，通過(guò)從2005—2015年間的專利受理數(shù)量、國(guó)家分布、專利權(quán)人名稱、學(xué)科類別及國(guó)際專利分類代碼等相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)全球低維納米碳材料及其相關(guān)技術(shù)的整體發(fā)展態(tài)勢(shì)、研發(fā)格局及學(xué)科分布等進(jìn)行分析，客觀展現(xiàn)該學(xué)科的技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)研究、分析，明確提出了低維納米碳材料在進(jìn)一步發(fā)展中還存在的問(wèn)題并提出建議，以期為我國(guó)低維納米碳材料相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和決策提供參考。

材料學(xué)科是研究材料的組織結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、生產(chǎn)流程和使用效能以及它們之間的相互關(guān)系，它是集物理學(xué)、化學(xué)等多種學(xué)科于一體的應(yīng)用學(xué)科，是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。材料根據(jù)維數(shù)可以將其分為零維材料、一維材料、二維材料及三維材料。通常人們把零維、一維和二維材料稱為低維材料，它們是一類新型無(wú)機(jī)材料，是材料學(xué)科研究的前沿領(lǐng)域之一。低維納米碳材料的主要表現(xiàn)形態(tài)分別是碳納米粒子（代表形式為富勒烯）、單壁碳納米管和多壁碳納米管（代表形式總稱為碳納米 管）［6，12-13］以及碳納米單層（代表形式為石墨 烯）［10-11，14］。低維納米碳材料的涵蓋范圍包括 1985年由英國(guó)化學(xué)家KROTO等［5］首次制備得到的富勒烯（C60）、1991年日本科學(xué)家飯島澄男等［6］發(fā)現(xiàn)的碳納米管，以及2004年由英國(guó)曼徹斯特大學(xué)科學(xué)家安德烈·海姆（Andre GEIM）［10］首次制備得到的石墨烯等。其中，KROTO等和安德烈·海姆因富勒烯和石墨烯的發(fā)現(xiàn)，分別在1996年和2010年被授予諾貝爾獎(jiǎng)。因?yàn)槭?5-16］具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，集諸多優(yōu)異的特性于一身，所以引發(fā)了世界科學(xué)家的研究熱潮，迅速成為多學(xué)科的熱門研究主題之一。

1　以富勒烯、碳納米管、石墨烯為代表的低維納米碳材料數(shù)據(jù)分析

1.1低維納米碳材料受理專利數(shù)量的年度變化及整體發(fā)展分析（2005—2015年）

圖1展示了低維納米碳材料富勒烯、碳納米管、石墨烯在 2005—2015年間專利受理數(shù)量及各類合計(jì)數(shù)量，（因?qū)＠麛?shù)據(jù)入庫(kù)時(shí)滯關(guān)系，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)到2015年11月份，小部分?jǐn)?shù)據(jù)未被統(tǒng)計(jì)，所以相關(guān)數(shù)據(jù)僅供參考）。

根據(jù)德溫特專利情報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，從圖1可看出，2005—2015年富勒烯專利受理數(shù)量總計(jì)為 4654件，碳納米管專利受理數(shù)量總計(jì)為 19072件，石墨烯專利受理數(shù)量總計(jì)為17046件。

圖1　專利受理數(shù)量

富勒烯受理數(shù)量多數(shù)年份都在每年 500件以內(nèi)，僅在2013年和2014年分別為502件和525件，到了2015年又下降為410件。通過(guò)其專利受理數(shù)量變化可發(fā)現(xiàn)它整體發(fā)展趨勢(shì)基本平緩，可以推測(cè)富勒烯自1985年被發(fā)現(xiàn)至今近30年的研究過(guò)程中，由于種種原因，一直停留在基礎(chǔ)研究狀態(tài)，研究者的關(guān)注程度不高。

碳納米管的受理數(shù)量從 2005—2009年一直處于上升的趨勢(shì)，2009—2013年趨于平穩(wěn)發(fā)展，從2013年開始逐步下滑，詳見圖1?？梢酝茰y(cè)碳納米管從1991年被發(fā)現(xiàn)至今20多年的研發(fā)過(guò)程中，從基礎(chǔ)研究階段到現(xiàn)在經(jīng)歷了一個(gè)迅速發(fā)展階段之后，就直接進(jìn)入了衰退期。

石墨烯的研究在 2005—2007年間發(fā)展較為緩慢，專利受理數(shù)量沒有明顯增長(zhǎng)，說(shuō)明還停留在基礎(chǔ)研究階段；2007年和2008年兩年間專利受理數(shù)量略有增長(zhǎng)，直到2009年才出現(xiàn)了實(shí)質(zhì)性的大幅增長(zhǎng)。特別從2010年開始，專利受理數(shù)量呈現(xiàn)出直線上升趨勢(shì)，表明其相關(guān)專利技術(shù)的研發(fā)進(jìn)入了快速發(fā)展軌道。石墨烯從2004年被發(fā)現(xiàn)至今也就11年，盡管其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景還未成熟，但根據(jù)其近5年的直線上升勢(shì)頭，可以斷定其發(fā)展前景和應(yīng)用領(lǐng)域方興未艾。

1.2低維納米碳材料主要專利受理國(guó)家/地區(qū)年度變化分析（2005—2015年）

通過(guò)表1可以看出，早在20世紀(jì)80年代，富勒烯的研發(fā)在日本、美國(guó)轟轟烈烈，自2005—2015年日本富勒烯的受理數(shù)量是2086件，為全球之最；美國(guó)富勒烯的受理數(shù)量是1560件；中國(guó)的受理數(shù)量是1190件；韓國(guó)的受理數(shù)量是968件。20世紀(jì)90年代，日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了碳納米管，世界各國(guó)學(xué)者研究碳納米管的熱情非常高漲。自2005—2015年中國(guó)碳納米管的受理數(shù)量是6999件，為全球之最；美國(guó)的受理數(shù)量是6518件；日本的受理數(shù)量是5839件；韓國(guó)的受理數(shù)量是4763件。自從2004年石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，全球?qū)W者非常關(guān)注。從2005—2015年中國(guó)石墨烯受理數(shù)量達(dá)10048件，為全球之最；美國(guó)的受理數(shù)量是4307件；韓國(guó)的受理數(shù)量是3534件；日本的受理數(shù)量是1649件。通過(guò)以上數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，在低維納米碳材料的研究領(lǐng)域美國(guó)、日本起步很早。近年來(lái)日本在石墨烯相關(guān)專利受理數(shù)量方面上升較為緩慢，被中國(guó)、美國(guó)和韓國(guó)先后超越。特別指出的是，中國(guó)受理石墨烯的相關(guān)專利大都集中在近幾年，發(fā)展速度迅猛，躍居全球第一；中國(guó)、美國(guó)專利受理的合計(jì)數(shù)為14355件，其合計(jì)受理數(shù)量占到全球受理總量20745件的69%，韓國(guó)、日本緊隨其后。

1.3低維納米碳材料專利權(quán)人名稱分析（2005—2015年）

1.3.1富勒烯專利權(quán)人名稱分析

根據(jù)表 2德溫特專利情報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，從2005—2015年間富勒烯技術(shù)的專利權(quán)人名稱包括了4654家企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)和個(gè)人。位于前三的分別是：日本住友化學(xué)有限公司、日本三菱化學(xué)株式會(huì)社、日本富士公司。通過(guò)統(tǒng)計(jì)資料分析發(fā)現(xiàn)，富勒烯排名前10的研究機(jī)構(gòu)中7名是日本研究機(jī)構(gòu)，日本研究機(jī)構(gòu)的受理量為527件，占受理總量的11.34%，這也反映了日本在這一研究領(lǐng)域的集團(tuán)優(yōu)勢(shì)，因此，富勒烯技術(shù)的研究熱點(diǎn)集中于亞洲的日本。

1.3.2碳納米管專利權(quán)人名稱分析

根據(jù)表 3德溫特專利情報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，從2005—2015年間碳納米管技術(shù)的專利權(quán)人名稱包括了19353家企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)和個(gè)人。表3給出了碳納米管排名前10的專利權(quán)人。另外從表3可以看出，雖然中國(guó)鴻海精密工業(yè)公司為1209件，排在第一，但是由于中國(guó)清華大學(xué)的拼寫不同，被分為兩部分，分別為679件和610件，實(shí)際上清華大學(xué)合計(jì)數(shù)量為1289件，是真正的第一名；第二名是鴻海精密工業(yè)公司；第三名是鴻富錦精密工業(yè)深圳有限公司。中國(guó)名列前四位的研究機(jī)構(gòu)專利受理量為3074件，占受理總量的15.89%，韓國(guó)的研究機(jī)構(gòu)緊隨其后，研究量為650件，占受理總量的3.37%。從以上分析可以看出中國(guó)在碳納米管技術(shù)領(lǐng)域的科研實(shí)力和卓越貢獻(xiàn)。

1.3.3石墨烯專利權(quán)人名稱分析

根據(jù)表 4德溫特專利情報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析，從 2005—2015年間石墨烯技術(shù)的專利權(quán)人名稱包括了17109家企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)和個(gè)人。表4中給出了石墨烯排名前10的專利權(quán)人，中國(guó)海洋景照明科技有限公司的專利受理數(shù)量為320件，占受理總量的1.87%，位居第一；韓國(guó)三星電子有限公司專利受理數(shù)量為312件，占受理總量的1.82%，位居第二；中國(guó)深圳海洋景照明科技的專利受理數(shù)量為257件，占受理總量的1.50%，位居第三。值得注意的是，石墨烯技術(shù)經(jīng)過(guò)近十年的發(fā)展，中國(guó)的研究機(jī)構(gòu)厚積薄發(fā)，前10名專利受理量共計(jì)2098件中，中國(guó)的受理量為1449件，占前10名受理總量的69%；在排名前10的專利權(quán)人中，中國(guó)有7名，其中包括4所高校和3家科技公司。通過(guò)以上研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)高校是該研究領(lǐng)域的主角，其次是科技公司；同時(shí)從另一個(gè)角度也反映出中國(guó)在該研究領(lǐng)域的科研實(shí)力及國(guó)家對(duì)該學(xué)科的支持力度。

表1　專利受理國(guó)家/地區(qū)　　單位：件

表2　富勒烯專利權(quán)人名稱

表3　碳納米管專利權(quán)人名稱

表4　石墨烯專利權(quán)人名稱

1.4低維納米碳材料的學(xué)科分布分析（2005—2015年）

根據(jù)德溫特專利數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，表5～表7展示了低維納米碳材料從 2005—2015年學(xué)科分布的變化情況。

1.4.1富勒烯的學(xué)科分布分析

從表5可以看出，富勒烯在化學(xué)學(xué)科受理數(shù)量為4431件，占受理總數(shù)量的95.21%，位居第一；工程學(xué)科受理數(shù)量為 3617件，占受理總數(shù)量的77.72%，位居第二；儀器儀表學(xué)科受理數(shù)量為2651件，占受理總數(shù)量的56.96%，位居第三；高分子學(xué)科受理數(shù)量為2392件，占受理總數(shù)量的51.40%，位居第四；能源和燃料受理數(shù)量為1456件，占受理總數(shù)量的31.29%，位居第五。

1.4.2碳納米管的學(xué)科分布分析

從表6可以看出，碳納米管在化學(xué)學(xué)科受理數(shù)量為17406件，占受理總數(shù)量的89.94%，位居第一；工程學(xué)科受理數(shù)量為 15127件，占受理總數(shù)量的78.16%，位居第二；儀器儀表學(xué)科受理數(shù)量為11159件，占受理總數(shù)量的57.66%，位居第三；高分子學(xué)科受理數(shù)量為9197件，占受理總數(shù)量的47.52%，位居第四；能源和燃料受理數(shù)量為4072件，占受理總數(shù)量的21.04%，位居第五。

1.4.3石墨烯的學(xué)科分布分析

從表7可以看出，石墨烯在化學(xué)學(xué)科受理數(shù)量為14451件，占受理總數(shù)量的84.46%，位居第一；工程學(xué)科受理數(shù)量為 12140件，占受理總數(shù)量的70.96%，位居第二；儀器儀表學(xué)科受理數(shù)量為8053件，占受理總數(shù)量的47.07%，位居第三；高分子學(xué)科受理數(shù)量為7457件，占受理總數(shù)量的43.59%，位居第四；能源和燃料受理數(shù)量為3983件，占受理總數(shù)量的23.28%，位居第五。

通過(guò)以上數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，以富勒烯、碳納米管、石墨烯為代表的低維納米碳材料的主要學(xué)科分布前10排名基本一致，前5排名次序完全相同，依次為：化學(xué)、工程、儀器儀表、高分子、能源和燃料，這就說(shuō)明其研究、應(yīng)用領(lǐng)域的一致性。

1.5國(guó)際專利分類代碼分析（2005—2015年）

國(guó)際專利分類代碼包含了專利的技術(shù)信息，是根據(jù) 1971年簽訂的《國(guó)際專利分類斯特拉斯堡協(xié)定》編制的《國(guó)際專利分類表》，又稱為IPC分類，是目前唯一國(guó)際通用的專利文獻(xiàn)分類和檢索工具，為世界各國(guó)所必備。IPC采用了功能和應(yīng)用相結(jié)合，以功能性為主、應(yīng)用性為輔的分類原則，采用等級(jí)的形式通過(guò)逐級(jí)分類將技術(shù)內(nèi)容注明，形成完整的分類體系（例如：部-分部-大類-小類-大組-小組）。人們可以依據(jù)某種產(chǎn)品的國(guó)際分類，很快檢索出本產(chǎn)品所屬技術(shù)領(lǐng)域的專利信息。

表5　富勒烯學(xué)科類別

表6　碳納米管學(xué)科類別

表7　石墨烯學(xué)科類別

通過(guò)對(duì)低維納米碳材料國(guó)際專利分類代碼及相關(guān)專利數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以了解、分析其專利主要涉及的技術(shù)領(lǐng)域和技術(shù)重點(diǎn)（注：一個(gè)專利［族］會(huì)涉及多個(gè)IPC分類號(hào)，所以各分類號(hào)的專利數(shù)量會(huì)有部分重疊）。

根據(jù)德溫特專利數(shù)據(jù)庫(kù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，表 8～表10顯示了低維納米碳材料從2005—2015年間國(guó)際專利分類代碼的變化情況（因?qū)＠麛?shù)據(jù)入庫(kù)時(shí)滯關(guān)系，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)到2015年11月份，因此小部分?jǐn)?shù)據(jù)未被統(tǒng)計(jì)，相關(guān)數(shù)據(jù)僅供參考）。

1.5.1 富勒烯的國(guó)際專利分類代碼分析

從表8可以看出，富勒烯國(guó)際專利分類代碼變化是：國(guó)際專利分類代碼C01B-031/02的記錄數(shù)是760件，占受理總量的16.33%，位居第一；國(guó)際專利分類代碼H01L-051/42的記錄數(shù)是692件，占受理總量的 14.87%，位居第二；國(guó)際專利分類代碼C01B-031/00的記錄數(shù)是 382件，占受理總量的8.21%，位居第三。表 8列出了富勒烯專利受理量不少于200件排名前10的專利技術(shù)領(lǐng)域及其受理情況。通過(guò)以上數(shù)據(jù)的研究分析發(fā)現(xiàn)富勒烯專利技術(shù)主要集中在以下幾個(gè)方向：

（1）用于碳及其化合物的制備，主要分類號(hào)包括C01B-031/02、C01B-031/00等；

（2）用于制備半導(dǎo)體器件及電子固體器件，主要分類號(hào)包括 H01L-051/42、H01L-051/00、H01L-051/46、H01L-051/30等；

（3）用于復(fù)合材料的制備和加工，主要分類號(hào)包括C08K-003/04、C08G-061/12等；

（4）通過(guò)操縱單個(gè)原子、分子或作為孤立單元的極少量原子或分子的集合而形成的富勒烯納米結(jié)構(gòu)及其制造或處理，主要分類號(hào)包括B82B-003/00、B82Y-030/00等。

表8　富勒烯國(guó)際專利分類代碼

1.5.2碳納米管的國(guó)際專利分類代碼分析

從表9可以看出，碳納米管國(guó)際專利分類代碼C01B-031/02的記錄數(shù)是 4092件，占受理總量的21.14%，位居第一；國(guó)際專利分類代碼B82B-003/00的記錄數(shù)是2155件，占受理總量的11.14%，位居第二；國(guó)際專利分類代碼C08K-003/04的記錄數(shù)是1606件，占受理總量的8.30%，位居第三。通過(guò)對(duì)碳納米管相關(guān)專利數(shù)據(jù)進(jìn)行基于IPC的統(tǒng)計(jì)分析，可以了解、分析碳納米管專利主要涉及的技術(shù)領(lǐng)域和技術(shù)重點(diǎn)。表9列出了碳納米管專利受理量不少于500件排名前10的專利技術(shù)領(lǐng)域及其受理情況?？梢钥闯?，碳納米管專利技術(shù)主要集中在以下幾個(gè)方向：

表9　碳納米管國(guó)際專利分類代碼

（1）碳納米管用于碳及其化合物的制備，其主要分類號(hào)包括C01B-031/02、C01B-031/00等；

（2）碳納米管用于超微結(jié)構(gòu)的制造或處理，其主要分類號(hào)包括B82B-003/00、B82B-001/00等；

（3）碳納米管用于復(fù)合材料的制備加工及使用無(wú)機(jī)配料，其主要分類號(hào)包括C08K-003/04、C08K-007/00等；

（4）碳納米管用于制備材料和表面科學(xué)中的納米材料，其主要分類號(hào)包括 B82Y-040/00、B82Y-030/00等。

1.5.3石墨烯的國(guó)際專利分類代碼分析

從表10可以看出，石墨烯國(guó)際專利分類代碼為C01B-031/04的記錄數(shù)是2954件，占受理總量的17.27%，位居第一；國(guó)際專利分類代碼C01B-031/02的記錄數(shù)是1735件，占受理總量的10.14%，位居第二；國(guó)際專利分類代碼B82Y-030/00的記錄數(shù)是1293件，占受理總量的 7.56%，位居第三；表 10列出了石墨烯專利受理量不少于 300件排名前 10的專利技術(shù)領(lǐng)域及其受理情況?？梢钥闯觯┑膶＠夹g(shù)主要集中在以下幾個(gè)方向：

（1）石墨烯主要用于碳及其化合物的制備（如氧化還原法、沉積法等），主要分類號(hào)包括C01B-031/04、C01B-031/02等；

（2）石墨烯可以通過(guò)氣態(tài)化合物分解來(lái)制備，表面材料的反應(yīng)產(chǎn)物無(wú)留存于鍍層中的化學(xué)鍍覆法制備及使用無(wú)機(jī)配料來(lái)制備，其主要分類號(hào)包括C23C-016/26、C08K-003/04等；

（3）石墨烯還可用于超微結(jié)構(gòu)材料的制造處理及表面科學(xué)中的納米技術(shù)，主要分類號(hào)包括B82B-003/00、B82Y-030/00、B82Y-040/00等；

（4）石墨烯通常用于制備電池電極導(dǎo)體及半導(dǎo)體器件、光電器件、有機(jī)固體器件及其材料，主要分類號(hào)包括 H01M-004/62、H01B-001/04、H01M-004/36等。

表10　石墨烯國(guó)際專利分類代碼

2　結(jié)語(yǔ)與建議

從以上分析可以看出，在各方面的共同努力下，我國(guó)材料學(xué)科研究得到了較快速度的發(fā)展，在基礎(chǔ)研究、應(yīng)用技術(shù)與成果轉(zhuǎn)化等方面均取得較好成績(jī)，低維納米碳材料的研發(fā)態(tài)勢(shì)更是可喜，部分成果已經(jīng)走向產(chǎn)業(yè)化，取得了良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益［17-18］。通過(guò)以上分析、研究發(fā)現(xiàn)，近年來(lái)研發(fā)人員更加關(guān)注石墨烯，對(duì)碳納米管和富勒烯的關(guān)注度在逐漸下降，從專利受理數(shù)量上來(lái)看雖然與發(fā)達(dá)國(guó)家差別不大，但科技成果的轉(zhuǎn)化卻相距甚遠(yuǎn)，同時(shí)低維納米碳材料的進(jìn)一步發(fā)展還存在以下問(wèn)題。

（1）研發(fā)領(lǐng)域發(fā)展不均衡，缺乏全方位發(fā)展戰(zhàn)略的整體布局研究。低維納米碳材料是新興交叉學(xué)科，涉及物理、化學(xué)工程、儀器儀表、高分子、材料、信息、生物和醫(yī)藥等幾乎所有領(lǐng)域，是當(dāng)今前沿科技領(lǐng)域的代表。我國(guó)低維納米碳材料技術(shù)的研發(fā)大部分集中在化學(xué)、工程、儀器儀表、高分子學(xué)科，研究領(lǐng)域及多學(xué)科發(fā)展不夠均衡，存在條塊分割、研究方向過(guò)于分散問(wèn)題，不同機(jī)構(gòu)之間的跟蹤研究、重復(fù)研究現(xiàn)象普遍存在，耗費(fèi)人力、財(cái)力、物力。從源頭上看，是缺乏全方位發(fā)展戰(zhàn)略的整體布局。

（2）缺少基礎(chǔ)工業(yè)的有效支撐。盡管在基礎(chǔ)科學(xué)研究方面，我國(guó)低維納米碳材料領(lǐng)域處于世界前列，但是，我國(guó)低維納米碳材料的綜合發(fā)展水平和發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距還很大。由于缺少基礎(chǔ)工業(yè)的有效支撐，與未來(lái)技術(shù)密切相關(guān)的低維納米碳材料加工工藝、器件生產(chǎn)、新能源加工等環(huán)節(jié)相對(duì)薄弱，如果不能盡快改善，這種差距可與日俱增。

（3）產(chǎn)、學(xué)、研各環(huán)節(jié)缺乏無(wú)縫對(duì)接機(jī)制，技術(shù)成果不能順利轉(zhuǎn)化。通過(guò)資料研究分析其原因發(fā)現(xiàn)，由于低維納米碳材料創(chuàng)新鏈無(wú)縫對(duì)接的內(nèi)在動(dòng)力不足，產(chǎn)、學(xué)、研各環(huán)節(jié)結(jié)合不夠，研究方向太過(guò)分散，交叉學(xué)科技術(shù)成果稀缺，導(dǎo)致以應(yīng)用為導(dǎo)向發(fā)展低維納米碳材料技術(shù)的力度不夠，成果轉(zhuǎn)化較為緩慢。具體來(lái)講，一方面對(duì)低維納米碳材料技術(shù)中基礎(chǔ)問(wèn)題的深入系統(tǒng)分析總結(jié)不夠充分；另一方面，我國(guó)企業(yè)的早期介入不夠。

（4）經(jīng)費(fèi)投入偏低。材料學(xué)科中低維納米碳材料研究是國(guó)家重大科研計(jì)劃。從政府投入來(lái)看，國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）、國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）、國(guó)家自然科學(xué)基金以及各省市和各部門都在不斷強(qiáng)化項(xiàng)目資助，但各計(jì)劃、各部門之間缺乏有效溝通和有機(jī)協(xié)調(diào)機(jī)制，經(jīng)費(fèi)投入領(lǐng)域涉及面比較廣，落到具體項(xiàng)目上就很少了，與國(guó)外相比經(jīng)費(fèi)投入水平偏低。

針對(duì)以上存在的問(wèn)題，提出以下幾個(gè)建議。

（1）強(qiáng)化國(guó)家總體布局，增加經(jīng)費(fèi)投入。通過(guò)分析我國(guó)科研綜合優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步明確我國(guó)材料學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略和重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，成立國(guó)家級(jí)“材料學(xué)科發(fā)展協(xié)調(diào)研究中心”并發(fā)揮其作用，使其在總體設(shè)計(jì)、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、整體推進(jìn)和督促落實(shí)等方面充分研究、布局、實(shí)施，以有限的資金聚焦重點(diǎn)，提高效率，引導(dǎo)材料學(xué)科的研究發(fā)展方向；同時(shí)建立項(xiàng)目的管理與評(píng)估機(jī)制，加快標(biāo)準(zhǔn)化、安全性等研究，盡快制定標(biāo)準(zhǔn)化、安全性指標(biāo)，為低維納米碳材料的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展保駕護(hù)航，同時(shí)結(jié)合國(guó)情增加經(jīng)費(fèi)投入。

（2）制定行之有效的政策，鼓勵(lì)跨學(xué)科交叉滲透的產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合發(fā)展模式。當(dāng)今科研領(lǐng)域的滲透性研究已經(jīng)成為科研取得重要進(jìn)展的必要條件，面對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的研究體系，就需要更多學(xué)科的加入、融合、滲透，以達(dá)到綜合研究、相互滲透、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展之目的。因此，鼓勵(lì)企業(yè)從頭開始參與，發(fā)揮其積極作用，以行之有效的政策鼓勵(lì)跨學(xué)科交叉滲透的產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合發(fā)展模式，切實(shí)推動(dòng)低維納米碳材料的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

［1］湯森路透集團(tuán). 湯森路透知識(shí)產(chǎn)權(quán)與科技·科技信息產(chǎn)品與服務(wù)Derwent Innovations IndexSM，紐約：湯森路透集團(tuán). ［2008-04-17］. http://ip-science.thomsonreuters.com.cn/ productsservices/ diimedia/.

［2］張帆，肖國(guó)華，張嫻. 專利地圖典型應(yīng)用研究［J］. 科技管理研究，2008，28（2）：190-193.

［3］吳新銀. 專利地圖在企業(yè)專利戰(zhàn)略中的應(yīng)用研究［D］. 武漢：華中科技大學(xué)，2004.

［4］樸京順. 淺談專利數(shù)據(jù)庫(kù)及專利文獻(xiàn)檢索［J］. 中國(guó)發(fā)明與專利，2011（9）：63-65.

［5］KROTO H W，HEATH J R，OBRIEN S C，et al. Buckminster fullerene［J］. Nature，1985，318:162-163.

［6］IIJIMA S. Helical microtubules of graphitic carbon［J］. Nature，1991，354：56-58.

［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（6）.

［8］樸玲鈺，李永丹. 碳納米管的研究進(jìn)展［J］. 化工進(jìn)展，2001，20 （11）：18-22.

［9］魏靜. 碳納米管迎來(lái)重大發(fā)展機(jī)遇［N］. 中國(guó)證券報(bào)，2013-04-17（3）.

［10］NOVOSELOV K S，GEIM A K，MOROZOV S V，et al. Electricfield effect in atomically thin carbon films ［J］. Science，2004，306（5696）：666-669.

［11］俞娟，王曉東，黃培. 石墨烯/聚合物納米復(fù)合材料研究進(jìn)展［J］. 化工進(jìn)展，2014，33（9）：202-209.

［12］周慶祥，肖軍平，汪衛(wèi)東，等. 碳納米管應(yīng)用研究進(jìn)展［J］. 化工進(jìn)展，2006，25（7）：750-754.

［13］劉會(huì)景，霍翠婷. 碳納米管技術(shù)中國(guó)專利分析［J］. 化工進(jìn)展，2013，32（11）：2787-2791.

［14］肖淑娟，于守武，譚小耀. 石墨烯類材料的應(yīng)用及研究進(jìn)展［J］. 化工進(jìn)展，2015，34（5）：1345-1348.

［15］方陵生. 神奇材料石墨烯——2010年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主安德烈·蓋姆訪談錄［J］. 世界科學(xué)，2010，（11）：11-12.

［16］HASHIMOTO A，SUENAGA K，GLOTER A，et al. Direct evidence for atomic defects ingraphene layers［J］. Nature，2004，430（7002）：870-873.

［17］ROCO M C. The long view of nanotechnology development：the national nanotechnology initiative at 10 years［J］. Nanopart Res.，2011，13（4）：427-445.

［18］科技日?qǐng)?bào)國(guó)際部. 2014年世界科技發(fā)展回顧［N］. 科技日?qǐng)?bào)2015-01-07（2）.

Patent analysis on the development trend of low-dimensional carbon nanomaterials by Derwent innovations index

ZHANG Jingduan，YAO Jing，RONG Haiqin
（Donghua University Library，Shanghai 200051，China）

Low-dimensional carbon nanomaterials，including fullerene，carbon nanotube and grapheme，are the research hotspot in the field of nanomaterial and nanotechnology. In this paper，three kinds of typical low-dimensional carbon nanomaterials were selected as the research object. Patent information about the three kinds of low-dimensional carbon nanomaterials was collected by Derwent innovations index database from 2005 to 2015. Through analyzing the granted patent numbers，country distribution of patent applications，patentee's names，subject category and the international patent classification code，the authors found that in recent years，researchers has gradually paid pay more attention to grapheme，but less to carbon nanotubes and fullerene. By the analysis of the technical innovation status and the development trend of low-dimensional carbon nanomaterials，we also revealed the existing problems in the further development of low-dimensional carbon nanomaterials. The development levels of low-dimensional carbon nanomaterials in different research fields are unbalanced，and there is still lack of comprehensive development strategy. The industrialization of technological achievements and the research outcomes of original innovation is still problematic and the investment for research and development is insufficient. This article also gave the corresponding suggestions about the restrictions of developing low-dimensional carbon nanomaterials. The results will provide references for the technical innovation and strategic development of low-dimensional carbon nanomaterials.

Derwent innovations index；low-dimensional carbon nanomaterials；nanomaterials；nanotechnology；patent analysis；numerical analysis；development trend

TB 321；G 358

A

1000-6613（2016）08-2622-07

10.16085/j.issn.1000-6613.2016.08.51

2015-12-28；修改稿日期：2016-02-16。

纖維材料改性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題（V201212）。

及聯(lián)系人：張靜端（1963—），女，工程師，研究方向?yàn)閳D書情報(bào)及工程材料。E-mail zhangjingduna2@163.com。