我國激光清洗專利分析

曹朝陽

(1.中科和光(天津)應用激光技術研究所有限公司 天津300304；2.天津市中科智云電子科技有限公司 天津301799)

1 研究背景

目前，激光技術應用越來越廣，激光清洗是其中一項應用技術。傳統(tǒng)的清洗方式包括機械打磨、高壓水射流、化學清洗和超聲波清洗。機械打磨是直接物理接觸，通過機械摩擦的方式將工件銹蝕去除，這種方式會對工件表面造成不可逆的損傷；高壓水射流是用高壓水將銹蝕去除，這種技術需要消耗大量的水，會造成水資源的浪費，且污水難以處理；化學清洗是通過使用化學試劑與銹蝕發(fā)生化學反應將銹蝕去除，化學試劑對環(huán)境污染較大，且會對操作人員產(chǎn)生危害；超聲波清洗是利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及直進流作用對液體和污物直接、間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達到清洗效果，但其難以去除次微米級的顆粒，因而存在一定的局限性。

激光清洗技術是把高亮度和方向好的激光，通過光學聚集和光斑整形后形成具有特定光斑形狀和能量分布的激光束，照射到銹蝕位置，銹蝕材料吸收激光能量后，產(chǎn)生振動、熔化甚至氣化等現(xiàn)象，使得銹蝕脫離基材，但是幾乎不會損傷基材[1-2]。由于激光清洗優(yōu)勢明顯，越來越受到研究者的關注，發(fā)展迅速[3-10]。研究人員正著手研究將激光清洗應用于鐵路行業(yè)，但目前研究較少，且處于初期階段[11]。

2 專利分析工具

我國的專利由國家知識產(chǎn)權局進行管理，該局官網(wǎng)提供了“專利檢索及分析”欄目，能夠?qū)す馇逑醇夹g專利情況進行有效分析。該網(wǎng)站提供了年代趨勢分析、各省市專利申請量分析、法律狀態(tài)鉆取分析和技術領域分析等。

檢索發(fā)明名稱中帶有“激光清洗”字樣的、截至2019年8月9日所有專利，共588項，將這些專利加入分析文獻庫。

3 專利分析

為了研究我國激光清洗專利情況，分別提取年代趨勢分析圖、各省市專利申請量分析圖、法律狀態(tài)鉆取分析圖和技術領域構(gòu)成分析圖等。由圖1可知，激光清洗專利從2010年開始出現(xiàn)，2010—2015年專利數(shù)較少，但在 2016—2018年呈現(xiàn)急劇增長狀態(tài)?？梢?，激光清洗技術在 2010—2015年處于初期研究階段，關注度較低；2016年開始激光清洗技術呈現(xiàn)快速發(fā)展狀態(tài)，關注度急劇增長，這與激光清洗技術越來越成熟，應用場景越來越廣泛有關。同時，近些年，國家高度重視環(huán)境保護工作，使得一些傳統(tǒng)的、污染較大的清洗方式逐漸遭到淘汰，而激光清洗正是傳統(tǒng)方式的理想替代者；國家提出“智能制造”的要求，重點支持激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展，而激光清洗符合國家需求?？梢灶A見，激光清洗技術發(fā)展會越來越快、越來越好。

圖1 年代趨勢分析圖Fig.1 Chronological trend analysis diagram

由圖2可知，我國激光清洗技術專利申請以南方為主，其中江蘇、湖北等地申請量領先優(yōu)勢明顯，這與兩地重視并大力扶持激光產(chǎn)業(yè)有關，如武漢光谷聚集了大量的激光類企業(yè)，銳科、華工等是其中較大的企業(yè)。

圖2 各省市專利申請量分析圖Fig.2 Analysis diagram of number of patent applications in each province

由圖3可知，我國激光清洗專利56.7%處于有效狀態(tài)，有33.07%處于未決狀態(tài)?？梢娂す馇逑葱袠I(yè)的研究機構(gòu)和個人足夠重視知識產(chǎn)權的保護。未決狀態(tài)比例相對較高是由于發(fā)明專利審查時間較長，還處于實質(zhì)審查階段，隨著時間的推移，專利有效數(shù)量會逐步提高，這也能反映出激光清洗技術研究正處于上升期，從業(yè)者對此技術前景普遍看好。

圖3 法律狀態(tài)鉆取分析圖Fig.3 Drilling analysis diagram of legal state

由圖4可知，我國激光清洗技術領域研究主要集中于B08、B23 2個領域，其中B08為“清洗”，B23則是“機床；其他類目中不包括的金屬加工”。可見，激光清洗技術研究的重點不在于激光器本身，而在于激光清洗設備的開發(fā)，應用場景的擴展。可以預見，未來研究趨勢將是根據(jù)不同場景需求，開發(fā)更多的激光清洗設備代替?zhèn)鹘y(tǒng)清洗設備，實現(xiàn)無污染、高效清洗。

圖4 技術領域構(gòu)成分析圖Fig.4 Analysis diagram of technical field composition

4 激光清洗在鐵路行業(yè)的專利申請情況

檢索“發(fā)明名稱＝激光清洗 AND 鐵路”，有2個相關專利申請，即“一種鐵軌除銹的便攜式激光清洗設備”和“動車組濾網(wǎng)激光清洗除銹機及清洗方法”；檢索“發(fā)明名稱=激光清洗 AND 輪對”，有2個相關專利申請，即“一種用于輪對及轉(zhuǎn)向架的智能激光清洗系統(tǒng)”和“一種火車輪對激光清洗機及火車輪對清洗方法”。盡管應用于鐵路行業(yè)的激光清洗研究還較少，但因其技術先進性，在其他行業(yè)已得到快速應用，未來在鐵路行業(yè)的應用也會增加。因此，研究者應快速挖掘激光清洗在鐵路上的應用場景，并快速開發(fā)新設備，迅速占領鐵路行業(yè)的市場。

5 結(jié) 語

通過對我國激光清洗技術分析，可以得出：此技術的關注度越來越高，裝備開發(fā)越來越多，應用場景也越來越廣泛；目前，激光清洗技術在南方發(fā)展較快，這與南方某些城市激光技術集群較大、較多有關；激光清洗技術專利大多數(shù)處于法律有效狀態(tài)，隨著大量專利實質(zhì)審查結(jié)束，未來有效專利會越來越多；激光清洗專利所處技術領域集中在B08、B23兩個領域，其重點研究方向為激光清洗成套設備；鐵路行業(yè)激光清洗應用較少，鑒于激光清洗技術優(yōu)勢明顯，預測未來會在此領域大量出現(xiàn)應用。