我國碳納米管專利淺析

竇凱飛 萬菲 任紅軒

1991年，飯島澄男（Sumio Iijima）發(fā)現碳納米管，其獨特的全碳結構，決定了它具有優(yōu)異的物理、化學和機械性能。依據其極高的機械、電子、熱學性能等，碳納米管成為復合材料、電子器件、傳感器、電池組及超級電容器等領域的理想組成材料，其巨大的潛在應用價值得到了廣泛的關注，但尚有很多領域未得到充分開發(fā)應用。

本文以碳納米管、巴基管、納米碳管為檢索詞，在中國專利庫進行了檢索。截至2017年2月8日，共檢索到1996-2016年間的35 719件相關中國專利申請。由于我國發(fā)明專利申請公布一般是申請日后18個月，所以2015-2016年的相關專利申請數據不全，僅供參考。

一、申請量趨勢分析

從碳納米管領域專利年申請數量分布來看，自1991年Sumio Iijima發(fā)現碳納米管到1999年，專利數量緩慢增長；2000年開始，專利申請數量及增長速度明顯加快，2002首次超過100件，達到191件，超過了2001年的3倍，出現一個快速增長階段；從2003年開始，該領域專利申請數量逐年增長，但增長速度卻逐年降低，直到2010年達到增長率的最低點，僅環(huán)比增長4.8%；2011-2013年，增長率又恢復15%以上的快速增長，并呈逐年提高的趨勢。詳見圖1所示。

2000年開始碳納米管領域中國專利申請數量的爆發(fā)性增長得益于在前期研究積累的基礎，同時也受碳納米管技術得到業(yè)界重視程度影響，特別是受美國2000年1月實施的國家納米技術計劃（NNI），帶動了該領域的發(fā)展。2002年，中國科技部實施的“863”計劃，將納米領域列入重點發(fā)展領域之一，帶動該年份碳納米管領域專利申請量出現一個小高峰。鑒于國內外對納米科技的重視及科研項目的支持，2004-2010年碳納米管領域中國專利申請數量逐年增長，但由于碳納米管技術的應用方面沒有出現大的突破，年增長率卻逐年降低，2010年達到了一個低點，僅4.8%。2010年石墨烯的發(fā)現吸引了一批科技人員加入了對碳納米管和石墨烯等碳材料領域的研究，帶動碳納米管領域專利申請數量的增長速度從2011年開始逐步增長（見圖2）。

二、專利申請人/發(fā)明人分析

從碳納米管領域專利申請人來看，高校院所專利申請量最大，占到了53%；來自企業(yè)的申請量次之，占到了46%；此外還有少量個人專利申請。碳納米管領域專利申請人仍然以高校院所為主，尚未進入企業(yè)占據專利申請人主體的發(fā)展階段。

其中，高校院所申請人主要包括清華大學、上海交通大學、浙江大學、哈爾濱工業(yè)大學、東華大學、中原工學院、北京化工大學、天津大學、中國科學院大連化學物理研究所、復旦大學、同濟大學、北京大學等，詳見圖3所示；公司申請人主要包括鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司、三星SDI株式會社、株式會社半導體能源研究所、三星電子株式會社、豐田自動車株式會社、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有限公司等，詳見圖4所示。

在碳納米管領域的部分專利申請人之間，形成了頗有成效的合作關系，以鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司（隸屬于鴻海集團旗下富士康集團公司）與清華大學形成緊密的合作關系最為典型，二者專利聯合申請合作次數達到了984次。2001年12月開始，富士康科技集團突入10億元，與清華大學共同建立了清華-富士康納米科技研究中心。該中心以信息產業(yè)為背景，旨在建立一個具有國際先進水平的納米科技研究基地，充分發(fā)揮清華大學的科技與人才優(yōu)勢和富士康企業(yè)集團的產業(yè)化優(yōu)勢，開展納米科技的基礎和應用研究，促進科研成果的產業(yè)化取得具有自主知識產權的創(chuàng)新知識和創(chuàng)新技術，推動納米科技成果的產業(yè)化。這種合作方式值得政府、科研院所和企業(yè)重視。

根據申請人申請專利數量趨勢分析，碳納米管領域專利申請人可分為3類：一是在本領域技術發(fā)展初期截止2008年進行了專利布局，以三星SDI株式會社和中原工學院等為代表，主要進行碳納米管的基礎研究開發(fā)，以制造方法、設備、和抽象應用等方面的開發(fā)布局；二是2011年開始至今進行專利申請和布局，圍繞碳納米管的具體應用領域，進行應用端的專利申請和布局，比如在照明領域等；三是始終在這一領域不斷進行技術開發(fā)，涵蓋了從基礎到應用的各個階段。并在2009年達到了申請專利的高峰，隨后專利申請量進入平臺期或略有下降，以清華大學和鴻海精密工業(yè)股份有限公司等為代表。

三、專利技術構成分析

根據國際專利分類號分析，碳納米管領域專利申請主要集中在化合物、組合物、制造及用途等基礎應用領域，及電池、配料、半導體器件，檢測與分析、放電管或放電燈、電容器等具體應用領域，詳見表1所示。

四、專利區(qū)域排名

圖5顯示了碳納米管領域中國專利申請量排名情況。其中，北京、江蘇、廣東、上海和浙江排名前5位。前5位地區(qū)均是經濟發(fā)達地區(qū)，這說明碳納米管領域專利申請數量與各地區(qū)經濟發(fā)展水平密切相關。

圖6顯示了碳納米管領域專利申請量較多的13個省市申請專利趨勢情況。其中，北京2004年率先開展該領域的專利布局，且申請數量持續(xù)增加；上海、廣東和江蘇緊隨其后，分別從2007、2008和2009年開始對該領域專利進行申請布局；浙江、天津和山東從2012年也進入該領域開始申請布局專利；安徽、四川、湖北和遼寧四省市從2013年開始跟進。

從各省市發(fā)展趨勢來看，北京市進入早，且一路快速發(fā)展，始終保持較高的專利申請增長速度；江蘇進入稍晚，但增長速度最快，且從2013年開始專利申請量超過了北京，表現十分突出。原因在于江蘇將納米產業(yè)作為地區(qū)優(yōu)先發(fā)展的領域，培育了中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所、蘇州大學等一批以納米產業(yè)化研究為基礎的研究力量，設立了納米產業(yè)園，聚集了一批企業(yè)和投資機構，并在政策方面進行大力扶持，具備了快速發(fā)展的條件。

五、結語

根據以上分析，筆者對我國碳納米管產業(yè)發(fā)展提出如下2點建議：

第一，建議根據產業(yè)需求，由企業(yè)出資與科研院所建立以碳納米管應用中試為目標的研發(fā)中心，并探索合適的利益分配機制。

第二，建議圍繞碳納米管及其應用產業(yè)鏈，在有基礎的地方形成碳納米管研發(fā)、產業(yè)化聚集區(qū)。通過政府引導，一方面培育適合本地區(qū)工業(yè)基礎的碳納米管技術應用領域科研力量，發(fā)展儲備技術；另一方面，營造良好的政策環(huán)境，鼓勵成熟技術向企業(yè)轉移轉化。