基于專利的納米纖維素技術(shù)現(xiàn)狀與分析

尚瑋姣， 王 璐

(中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院 林業(yè)科技信息研究所, 北京 100091)

纖維素廣泛存在于植物的細(xì)胞壁中，是自然界中儲(chǔ)量最為豐富的天然高分子化合物[1]。近年來，納米纖維素作為纖維素的一種結(jié)晶形式，由于具有優(yōu)良的特性(如納米級(jí)尺寸、高比表面積、良好的親水性、生物可降解性、高抗拉強(qiáng)度和剛度等)而受到廣泛關(guān)注。納米纖維素作為一種綠色材料，應(yīng)用前景十分廣闊。以納米纖維素為基礎(chǔ)可衍生出許多高附加值產(chǎn)品，如顏料、涂料、黏合劑、鉆井液和其他流體、聚合物(熱固性塑料和熱塑性塑料)、水凝膠、化妝品、藥品添加劑和納米復(fù)合材料等[2]。

目前國(guó)內(nèi)外針對(duì)納米纖維素專利進(jìn)行分析的論文較少。國(guó)內(nèi)有牟楷文等[3]對(duì)2001～2015年納米纖維素的相關(guān)論文、專利和國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，分析了國(guó)內(nèi)納米纖維素的研究進(jìn)展。國(guó)外Durn等[4]將納米纖維素相關(guān)專利分為納米纖維素制備與技術(shù)、納米纖維素復(fù)合材料、納米纖維素應(yīng)用3類，分別列舉了相關(guān)專利并進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。Charreau等[5]通過Thomson Innovation(TI)數(shù)據(jù)庫檢索1920～2011年公開的纖維素納米晶體、纖維素納米纖絲和細(xì)菌纖維素專利，對(duì)每年的專利公開數(shù)量、申請(qǐng)專利最多的專利權(quán)人、高被引專利、專利技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行分析，結(jié)論是纖維素納米晶體的專利數(shù)量最少，專利權(quán)人主要為大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)，而后兩者主要的專利權(quán)人均為公司；納米纖維素領(lǐng)域所涉及的公司主要來自紙漿造紙業(yè)；日本、中國(guó)、加拿大、芬蘭和瑞典是推動(dòng)納米纖維素技術(shù)進(jìn)步的主要國(guó)家。Milanez等[6]使用生長(zhǎng)曲線分析了2001～2010年納米纖維素科學(xué)出版物和專利申請(qǐng)的發(fā)展趨勢(shì)，基于科學(xué)計(jì)量和專利指標(biāo)比較了納米纖維素與其他納米材料(碳納米管、石墨烯、納米銀等)在科學(xué)出版物和專利方面的演變異同，結(jié)果表明納米纖維素的文獻(xiàn)和專利數(shù)量在過去5年增長(zhǎng)迅速，平均增長(zhǎng)率高于其他納米材料；美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞典和芬蘭是研究納米纖維素較多的國(guó)家。Milanez等[7]根據(jù)2000～2012年美國(guó)專利商標(biāo)局(USPTO)的專利數(shù)據(jù)，利用專利指標(biāo)和文本挖掘技術(shù)分析納米纖維素的研究進(jìn)展，通過挖掘結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，得到納米纖維素主要的專利權(quán)人、技術(shù)主題分布、高被引專利以及納米纖維素主要應(yīng)用領(lǐng)域等。本研究以納米纖維素相關(guān)專利為研究對(duì)象，利用智慧芽(PatSnap)專利分析系統(tǒng)進(jìn)行全時(shí)間域分析，得到納米纖維素專利的公開趨勢(shì)、專利權(quán)人地域分布、主要專利權(quán)人及技術(shù)領(lǐng)域分布、高被引專利；利用德溫特創(chuàng)新平臺(tái)(Derwent Innovation)的專利地圖功能繪制納米纖維素領(lǐng)域的專利地圖，得到該領(lǐng)域?qū)＠蟹植嫉膸状蠹夹g(shù)方向；并通過多主路徑方法構(gòu)建納米纖維素的主要技術(shù)發(fā)展路徑圖，以期為全面了解納米纖維素專利情況、識(shí)別重要專利權(quán)人、規(guī)劃技術(shù)布局提供參考。

1 研究方法

1.1 納米纖維素相關(guān)術(shù)語

納米纖維素是基于纖維素的納米材料的通稱，根據(jù)纖維素結(jié)晶程度的不同可以分為纖維素納米晶體和纖維素納米纖絲。一直以來納米纖維素的術(shù)語表達(dá)眾多且容易引起混淆，納米纖維素的中英文術(shù)語表達(dá)形式如表1所示。

表1 納米纖維素相關(guān)中英文術(shù)語

2017年10月，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)發(fā)布了“ISO/TS 20477:2017 Nanotechnologies—Standard Terms and their Definition for Cellulose Nanomaterial”(納米技術(shù)——纖維素納米材料的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語和定義)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)[8]，對(duì)不同類型的纖維素納米材料(包括生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的其他成分)進(jìn)行了規(guī)范定義，即納米纖維素、纖維素納米晶體和纖維素納米纖絲對(duì)應(yīng)的規(guī)范英文表達(dá)分別為Cellulose Nanomaterial(CNM)、Cellulose Nanocrystal(CNC)和Cellulose Nanofibril(CNF)。

1.2 數(shù)據(jù)采集和分析方法

世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織(WIPO)的《專利信息使用指南》[9]建議用關(guān)鍵詞加IPC分類號(hào)檢索專利，因此本研究采取此方式對(duì)納米纖維素相關(guān)術(shù)語進(jìn)行檢索。數(shù)據(jù)檢索和分析工具為智慧芽專利分析系統(tǒng)。檢索式為：標(biāo)題/摘要/權(quán)利要求=(“cellulose* nanomaterial*” or “nanocellulose*” or “cellulose nanocrystal” or “nanocrystalline cellulose*” or “cellulose nanowhisker*” or “cellulose whisker*” or “cellulose microcrystal*” or “cellulose crystallite*” or “cellulose microcrystallites” or “microcrystalline cellulose” or “cellulose nanofibr*” or “nanofibrillated cellulose” or “nano-fibrillated cellulose” or “microfibril* cellulose” or “cellulose microfibril*”) not IPC=(A61 or A23)，共檢索到15 246條專利，8 664 組INPADOC(國(guó)際專利文獻(xiàn))同族專利，檢索日期為2019年8月19日。作者之前用以上檢索式(去掉IPC限制)進(jìn)行過初步檢索，通過IPC大類排序發(fā)現(xiàn)A61(醫(yī)學(xué)或獸醫(yī)學(xué)、衛(wèi)生學(xué))和A23(其他類不包含的食品或食料及其處理)類的專利數(shù)量眾多且與納米纖維素的技術(shù)主題不相關(guān)，對(duì)后續(xù)的專利分析產(chǎn)生很大干擾，因此將這兩類專利排除。

2 結(jié)果與分析

2.1 納米纖維素專利公開趨勢(shì)

圖1 納米纖維素專利公開數(shù)量與公開年份Fig.1 Publication numbers and years of nanocellulose patents

如圖1納米纖維素專利公開數(shù)量與年份之間的關(guān)系曲線所示，納米纖維素相關(guān)專利公開數(shù)量總體隨時(shí)間呈上升趨勢(shì)。作者將該技術(shù)的公開趨勢(shì)劃分為3個(gè)階段：1932～1960年為技術(shù)萌芽階段，專利數(shù)量極少，僅有3件；1961～2001年為技術(shù)探索階段，專利公開數(shù)量增長(zhǎng)非常緩慢且波動(dòng)較大，公開數(shù)量最多的年份為2001年42件；2002年至今為快速發(fā)展階段，公開數(shù)量逐漸上升，2007年數(shù)量突破100件，到2017年數(shù)量突破1 000件，2018年達(dá)到峰值，為1 886件，2015～2018年的年增長(zhǎng)率分別為66.4%、 78.4%、 29.6%和54.2%。因?yàn)閷＠_存在18個(gè)月左右的滯后期，2019年專利公開數(shù)量不夠完整，因此，2019年的專利公開數(shù)量相比2018年略微下降。

2.2 納米纖維素專利權(quán)人國(guó)家排名

以INPADOC同族專利數(shù)量進(jìn)行排名，納米纖維素專利權(quán)人國(guó)家排在前10位的分別是中國(guó)(4 942件)、美國(guó)(913件)、日本(360件)、印度(248件)、芬蘭(206件)、韓國(guó)(144件)、德國(guó)(143件)、俄羅斯(114件)、瑞士(84件)和英國(guó)(84件)，其中中國(guó)遙遙領(lǐng)先于其他國(guó)家，占世界專利總量(8 664件)的57%。An等[10]在Scopus數(shù)據(jù)庫中對(duì)納米纖維素研究論文進(jìn)行了檢索，得出論文數(shù)量排名前10位的國(guó)家，分別是美國(guó)、中國(guó)、加拿大、瑞典、芬蘭、法國(guó)、巴西、日本、印度和西班牙，與本研究專利權(quán)人國(guó)家排名有一半重疊，因此可以認(rèn)為美國(guó)、中國(guó)、日本、印度、芬蘭等國(guó)在納米纖維素領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。

除中國(guó)和美國(guó)外，日本在納米纖維素研究和申請(qǐng)專利方面也很活躍。日本于2014年6月成立了納米纖維素論壇，重點(diǎn)加強(qiáng)企業(yè)、大學(xué)和政府間的合作，四大省廳、20多個(gè)地方政府機(jī)構(gòu)、200家公司及所有主要大學(xué)正在合作，力爭(zhēng)在納米纖維素領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)最大發(fā)展，這種模式已成為成功的典范[11]。日本最近申請(qǐng)的一些專利涉及領(lǐng)域包括塑料復(fù)合材料、離子交換膜、過濾器、電池、金屬氧化物、顏料分散體、橡膠、樹脂增強(qiáng)劑、薄膜和片材、油田化學(xué)品和涂料，研究和開發(fā)范圍非常廣泛。日本不僅在研究方面實(shí)力雄厚，在很多技術(shù)領(lǐng)域還實(shí)現(xiàn)了納米纖維素的商業(yè)化應(yīng)用，例如添加了纖維素納米纖維的成人用紙尿褲可以使除臭性能得以提升；利用纖維素納米纖維的觸變特性將其作為墨水的增黏劑，成功開發(fā)了具有搖溶性的凝膠墨水圓珠筆；在2019年東京車展上，日本環(huán)境省發(fā)布了一款概念車，該車由納米纖維素材料(包括木質(zhì)纖維素和農(nóng)作物廢料)制成，汽車的大部分骨架(包括車頂、門和引擎蓋)都使用了纖維素納米纖維。

2.3 納米纖維素主要專利權(quán)人分析

表2給出了納米纖維素前11位的專利權(quán)人及技術(shù)領(lǐng)域分布。由表2可見，納米纖維素專利權(quán)人排名前11位的中國(guó)有7個(gè)、美國(guó)有3個(gè)、芬蘭有1個(gè)。中國(guó)進(jìn)入排名前11位的專利權(quán)人均為大學(xué)，表明中國(guó)在納米纖維素專利申請(qǐng)方面大學(xué)是主要力量。這7所大學(xué)申請(qǐng)的專利中涉及最多的技術(shù)領(lǐng)域都為C08(有機(jī)高分子化合物；其制備或化學(xué)加工)，其中華南理工大學(xué)側(cè)重纖維素納米晶體、復(fù)合膜、鋰電池(電解液)、橡膠復(fù)合材料等；南京林業(yè)大學(xué)側(cè)重導(dǎo)電材料、水/氣凝膠、疏水涂料、復(fù)合膜等；東華大學(xué)側(cè)重細(xì)菌納米纖維素、多孔材料以及利用棉、麻、秸稈等制備纖維素納米晶體等；東北林業(yè)大學(xué)側(cè)重聚氨酯泡沫、薄膜、碳?xì)饽z、木塑復(fù)合材料等；陜西科技大學(xué)側(cè)重纖維素納米晶體、水性聚氨酯乳液、紙漿等；浙江理工大學(xué)側(cè)重纖維素納米晶體、復(fù)合膜、竹材納米纖維素等；江南大學(xué)側(cè)重聚乙烯醇復(fù)合膜、秸稈利用、二醛納米纖維素材料等。此外齊魯工業(yè)大學(xué)、福建農(nóng)林大學(xué)、廣西大學(xué)、天津科技大學(xué)等也都是納米纖維素專利領(lǐng)域重要的研究力量。

表2 納米纖維素前11位專利權(quán)人及技術(shù)領(lǐng)域分布

與我國(guó)專利權(quán)人主要為大學(xué)的情況不同，國(guó)外納米纖維素專利權(quán)人主要為公司。芬蘭斯道拉恩索公司是一家提供包裝、生物質(zhì)材料、木質(zhì)建筑和紙張等可再生解決方案的全球領(lǐng)先供應(yīng)商，進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)已有30余年，在中國(guó)廣西北海建有包裝紙板廠，專利側(cè)重于薄膜、紙板、紙張制造、纖維素納米纖絲的制備等，大部分納米纖維素相關(guān)專利直接在中國(guó)申請(qǐng)及公開，中國(guó)已是該公司重要的納米纖維素布局市場(chǎng)。美國(guó)富美實(shí)公司是一家全球領(lǐng)先的農(nóng)業(yè)科技公司，在中國(guó)設(shè)有生產(chǎn)基地、研發(fā)基地和制劑研發(fā)實(shí)驗(yàn)室，專利側(cè)重于纖維素納米晶體及產(chǎn)物的制備。美國(guó)太陽化學(xué)公司是印刷油墨、涂料用品、顏料、聚合物、液體化合物、固體化合物和應(yīng)用材料的生產(chǎn)商，專利側(cè)重于紙漿、紙制品、纖維素納米纖絲的制備等。美國(guó)寶潔公司是世界上最大的日用消費(fèi)品公司之一，產(chǎn)品涉及美容美發(fā)、居家護(hù)理、家庭健康用品、健康護(hù)理、食品及飲料等十大品類，專利側(cè)重于洗滌劑制備、纖維素酶等。此外，還有日本大賽璐(DAICEL)、德國(guó)巴斯夫(BASF)、美國(guó)杜邦(DUPONT)、南非SAPPI、日本旭化成等公司。

近年來我國(guó)的企業(yè)特別是一些新興科技企業(yè)(如天津市木精靈生物科技有限公司、杭州語晗科技有限公司、永聯(lián)生物科技(上海)有限公司、桂林奇宏科技有限公司等)，已經(jīng)致力于納米纖維素的綠色、高效和可持續(xù)規(guī)?；苽浼夹g(shù)和設(shè)備的開發(fā)，以及產(chǎn)品商業(yè)化應(yīng)用研究和市場(chǎng)推廣等。企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)進(jìn)一步加強(qiáng)交流合作，在產(chǎn)學(xué)研用的聯(lián)合推動(dòng)下，盡快實(shí)現(xiàn)納米纖維素的綠色規(guī)?；苽浜蜕虡I(yè)化應(yīng)用[11]。

2.4 高被引專利分析

與研究論文類似，專利引用反映了現(xiàn)有專利與先前專利的關(guān)系，是識(shí)別技術(shù)之間相互聯(lián)系的新工具。隨著引用信息質(zhì)量的不斷提高，研究人員更容易在識(shí)別技術(shù)關(guān)聯(lián)和趨勢(shì)改變中利用專利引用信息。因此，專利引用信息被視為衡量技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)生命周期、基礎(chǔ)專利和技術(shù)擴(kuò)散等活動(dòng)的可靠參考，高被引專利通常質(zhì)量較高且被視為某一技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)專利[12]。表3為被引次數(shù)大于100次的納米纖維素專利統(tǒng)計(jì)表。

表3 被引次數(shù)大于100次的納米纖維素專利

由表3可知，納米纖維素領(lǐng)域被引次數(shù)大于100次的專利有18件，其中11件專利的專利權(quán)人來自美國(guó)(占61.1%)，日本、德國(guó)各2件，奧地利、瑞士、法國(guó)各1件。結(jié)合2.2節(jié)可以看出，雖然美國(guó)的專利數(shù)量位居第二位，但擁有一批高質(zhì)量的、有影響力的專利。

高被引專利在技術(shù)主題方面，C12Q(包含酶或微生物的測(cè)定或檢驗(yàn)方法)的專利有4件，涉及生物傳感器、生物液體分析；B01D(分離方法)的專利有2件，涉及過濾元件、復(fù)合膜過濾；C08B(多糖類及衍生物)的專利有2件，涉及纖維素納米晶體的制備；D21C(從含纖維素原料中除去非纖維素物質(zhì)生產(chǎn)纖維素；制漿藥液的再生；所需設(shè)備)的專利有2件，涉及纖維素納米纖絲的制備、紙漿的處理。被引次數(shù)最多的專利是US5508171(酶電極系統(tǒng)的檢測(cè)方法)[13]，它介紹了一種新型電化學(xué)生物傳感器及其使用方法，自1996年公開以來被引用了812次，1997年該專利公開的第二年就被引用，一直到2019年每年都有專利引用它，其中2012年該專利被引用的次數(shù)最多,為92次，這表明此專利是該技術(shù)領(lǐng)域核心技術(shù)的代表，是非?；钴S的專利，具有很高的質(zhì)量，許多后來的同類專利是在它的技術(shù)基礎(chǔ)上做了改進(jìn)。

2.5 專利地圖

利用德溫特創(chuàng)新平臺(tái)(Derwent Innovation)的ThemeScape專利地圖功能對(duì)納米纖維素專利進(jìn)行聚類分析，以地形圖方式顯示數(shù)據(jù)并識(shí)別常見主題，分析海量專利數(shù)據(jù)，智能獲取技術(shù)主題、技術(shù)趨勢(shì)、公司研發(fā)重點(diǎn)和市場(chǎng)布局等。專利地圖中的點(diǎn)代表單個(gè)專利，山峰代表相似專利形成的不同技術(shù)主題，山峰中的白色區(qū)域代表專利集中領(lǐng)域，等高線代表相關(guān)專利的密度。納米纖維素專利地圖如圖2所示。

圖2 納米纖維素專利地圖

A～H分別代表了納米纖維素不同的技術(shù)領(lǐng)域，A區(qū)域主要涉及納米纖維素復(fù)合材料、鋰電池、催化劑、煙草、聚合物等；B區(qū)域主要涉及藥物組合物、藥物抑制劑等；C區(qū)域主要涉及橡膠、樹脂、輪胎、電纜、油漆涂料等；D區(qū)域主要涉及纖維素納米晶體的制備、薄膜/超濾膜/復(fù)合膜等；E區(qū)域主要涉及肥料、纖維素酶、發(fā)酵、培養(yǎng)基等；F區(qū)域主要涉及利用農(nóng)產(chǎn)品、廢料制備纖維素納米晶體、聚乳酸、石墨烯、凝膠等；G區(qū)域主要涉及清潔劑、表面活性劑、層壓板、導(dǎo)電材料、傳感器等；H區(qū)域主要涉及纖維素納米纖絲、紙漿纖維、木漿等。圖2顯示A～F區(qū)域?qū)＠芗?，技術(shù)領(lǐng)域各有側(cè)重但有交叉，形成一大片“陸地”，G和H區(qū)域技術(shù)方向相對(duì)獨(dú)立，有各自的技術(shù)熱點(diǎn)，形成兩座“孤島”。

2.6 技術(shù)演化路徑分析

技術(shù)演化分析方法是一種常用于支持企業(yè)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略決策的重要方法，是獲取技術(shù)發(fā)展特征、發(fā)展階段、不同子技術(shù)之間相互關(guān)系等信息的重要渠道。本研究使用陳亮等[14]提出的多主路徑方法，首先按照INPADOC專利家族對(duì)納米纖維素專利數(shù)據(jù)集加以擴(kuò)展，以構(gòu)造出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加完整的專利家族引文網(wǎng)絡(luò)，避免直接使用專利檢索結(jié)果創(chuàng)建引文網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)碎片化；之后由多主路徑方法獲取網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)源點(diǎn)(即只有出度沒有入度的節(jié)點(diǎn))所引出的權(quán)重最高的路徑，路徑權(quán)重越高，表示該路徑所代表的技術(shù)重要性越強(qiáng)。由于網(wǎng)絡(luò)中存在多個(gè)源點(diǎn)，所以作者選定權(quán)重排名前10位的路徑集合，由于不同路徑存在節(jié)點(diǎn)和連線重合，所以10條路徑合并后縮減至3條，以表示納米纖維素領(lǐng)域主要的技術(shù)集合及演化路徑，如圖3所示。圖中節(jié)點(diǎn)代表在技術(shù)演化過程中具有里程碑意義的INPADOC專利家族，節(jié)點(diǎn)數(shù)值代表該專利家族在網(wǎng)絡(luò)上的編碼，連線代表專利家族之間的引證關(guān)系，具體情況如表4所示。

圖3 納米纖維素專利家族技術(shù)主題路徑圖

表4 納米纖維素專利家族技術(shù)主題路徑具體情況

目前納米纖維素的制備與應(yīng)用研究很活躍，并取得了較大進(jìn)展。路徑1持續(xù)的時(shí)間最長(zhǎng)，技術(shù)主題相對(duì)廣泛，涉及纖維素復(fù)合材料、納米纖維素改性、納米纖維素增強(qiáng)劑、納米纖維素制備等。由于纖維素納米晶體的比表面積大，表面有大量的羥基，冷凍干燥后粒子之間很容易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，從而使其很難分散在有機(jī)溶劑中，另外它的親水性較強(qiáng)，這種親水傾向限制了其在復(fù)合材料中的應(yīng)用。為了提高納米纖維素在有機(jī)溶劑中的分散性，通常使用表面改性的方法在其表面引入穩(wěn)定的電荷或?qū)ζ浔砻娴男》肿舆M(jìn)行修飾，主要方法有TEMPO氧化改性、接枝共聚改性、硅烷化改性、陽離子化改性、乙?；男缘萚15]。過去的幾十年，已經(jīng)有越來越多的研究者將納米纖維素作為聚合物基底的增強(qiáng)劑。由于納米纖維素的納米尺度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使其擁有優(yōu)越的機(jī)械性能，不僅在組織工程學(xué)支架方面得到重視，在作為增強(qiáng)光學(xué)透明性材料或者熱塑性塑料方面也得到了很好的應(yīng)用，并且納米纖維素不會(huì)對(duì)原來材料的其他特性產(chǎn)生較大影響[16]。

路徑2技術(shù)主題相對(duì)集中，主要涉及納米銀/氧化鋅抗菌纖維素復(fù)合材料的制備。納米纖維素具有優(yōu)異的強(qiáng)度性能、化學(xué)反應(yīng)性能及生物相容性，因此可以作為基體相與無機(jī)抗菌材料復(fù)合得到納米纖維素抗菌材料，該材料既可以作為基體，又可以作為反應(yīng)試劑制備復(fù)合抗菌材料。在納米材料中，銀納米粒子表現(xiàn)出良好的抑菌性，對(duì)大量的病原體和真菌物種具有抑制作用，而且不會(huì)引起微生物的耐藥性；但是銀納米粒子很容易團(tuán)聚，影響其抗菌性能，一般將納米銀分散在無機(jī)氧化物或高分子基材上，使其分布均勻并且無明顯的顆粒聚集。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)成功制備出多種納米銀抗菌材料，利用納米纖維素制備抗菌復(fù)合材料的應(yīng)用研究引起越來越多的重視[17]。

路徑3的持續(xù)時(shí)間較短且主要集中在2000年以后，技術(shù)主題主要為纖維素納米晶體、纖維素納米纖絲的制備，利用綠色化學(xué)的原理制備納米纖維素將成為未來研究的主要方向，其目的是提高納米纖維素的產(chǎn)率，減少污染，節(jié)約成本，快速高效地制備納米纖維素[18]?，F(xiàn)有的制備方法雖然數(shù)量不少，但也不得不承認(rèn)并沒有得出最佳的制備方案。通過單一的物理、生物和化學(xué)法制備納米纖維素均存在其局限性，現(xiàn)有的研究大多將3種方法融合以克服單一制備方法的缺陷。如何優(yōu)化現(xiàn)有的制備方法得到低成本、綠色環(huán)保和得率高的制備方法是該領(lǐng)域的一個(gè)難題，如何將3種方法融合得更恰當(dāng)也是可繼續(xù)探究的一個(gè)重要方向[19]。

3 結(jié) 論

3.1近些年來納米纖維素專利公開數(shù)量增長(zhǎng)迅速，2015～2018年的年增長(zhǎng)率分別為66.4%、 78.4%、 29.6%和54.2%，納米纖維素制備及應(yīng)用是國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。我國(guó)納米纖維素專利數(shù)量眾多，在世界范圍內(nèi)排名第一，但缺乏高質(zhì)量、高影響力的專利；而美國(guó)雖然專利數(shù)量排名第二，但在被引次數(shù)大于100次的18件專利中擁有11件，占61.1%。

3.2納米纖維素的生產(chǎn)已經(jīng)在日本和美國(guó)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，各種納米纖維素相關(guān)的商品相繼問世。而我國(guó)納米纖維素專利研發(fā)力量以大學(xué)為主，絕大部分納米纖維素相關(guān)的技術(shù)還處在實(shí)驗(yàn)室發(fā)展階段，甚至處于初始的研究和積累階段，尚不成熟和完善，需要政府、企業(yè)以及科研機(jī)構(gòu)進(jìn)一步加強(qiáng)重視與合作，在納米纖維素的產(chǎn)業(yè)化方面加強(qiáng)投入。

3.3納米纖維素的制備方法一直是重點(diǎn)，且納米纖維素的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。涉及納米纖維素制備的專利和論文很多，制備方法影響納米纖維素的尺寸、形態(tài)及性質(zhì)。目前納米纖維素已經(jīng)應(yīng)用于產(chǎn)品包裝、造紙紙板、食品、醫(yī)療保健、衛(wèi)生產(chǎn)品、油漆涂料、復(fù)合材料、傳感器、汽車、建筑、護(hù)膚品等行業(yè)，應(yīng)用范圍之廣在專利地圖中也有所體現(xiàn)，形成了8座“山峰”。