玄武巖纖維復(fù)合材料中國專利態(tài)勢分析

賈立娜 王科

玄武巖纖維是以天然玄武巖經(jīng)高溫熔融后拉制而成的無機(jī)非金屬纖維，具有強(qiáng)度高、電絕緣、耐腐蝕、耐高溫等多種優(yōu)異性能。玄武巖纖維在生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢棄物少，對環(huán)境污染小，且產(chǎn)品廢棄后對環(huán)境友好，無任何危害，因此屬于綠色、環(huán)保材料[1]。我國于2002年將“玄武巖連續(xù)纖維及其復(fù)合材料”列為國家“863”計(jì)劃，并于2005年通過自主創(chuàng)新掌握了全電熔的連續(xù)玄武巖纖維生產(chǎn)技術(shù)。在政策支持下，經(jīng)過十多年的發(fā)展，目前，我國連續(xù)玄武巖纖維的總產(chǎn)量已經(jīng)超過了國外產(chǎn)量的總和[2]。

基于玄武巖來源廣泛，資源豐富，綠色環(huán)保和良好的化學(xué)穩(wěn)定性以及優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度、抗拉伸能力、隔音隔熱等物理性能，玄武巖纖維可用于制備各種復(fù)合材料，具有廣泛的應(yīng)用潛能。目前，含有玄武巖纖維的混凝土復(fù)合材料、瀝青混合料、增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料、金屬/合金復(fù)合材料、以及與其他纖維的復(fù)合材料等在國防軍工、航空航天、消防、環(huán)保、車船制造、石油化工、電力電子、體育、醫(yī)療以及土木工程等領(lǐng)域應(yīng)用愈加廣泛[3]。

本文以中國玄武巖纖維復(fù)合材料的專利數(shù)據(jù)為研究樣本，通過分析該領(lǐng)域中國專利申請趨勢，技術(shù)來源、技術(shù)構(gòu)成及主要創(chuàng)新主體情況，對中國玄武巖纖維復(fù)合材料專利布局情況有所了解，尤其對高校和科研院所在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域?qū)＠暾堖M(jìn)行分析，從專利角度解讀中國玄武巖纖維復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀，為中國玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的技術(shù)合作、技術(shù)轉(zhuǎn)化提供參考。

1 專利申請概況

截至2021年11月，已公開的玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域中國專利申請量有近5 000件，其中以發(fā)明專利為主，發(fā)明專利占比81.6%（見圖1）。

從專利申請量增長情況看，1987—2004年之間，中國玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的專利申請量較低，該階段專利申請量僅占中國玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域?qū)＠暾埩康?.2%。1987年和1989年各有1件中國專利公開了將玄武巖纖維與尼龍材料復(fù)合成型用于機(jī)械零件制造，以及將玄武巖纖維與聚丙烯腈纖維復(fù)合用于車船摩擦片的技術(shù)，但之后十多年均再沒有玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域?qū)＠峤簧暾?。直?000年后，才又開始有零星玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域?qū)＠霈F(xiàn)。

2005—2010年，玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域中國專利申請累計(jì)200余件，玄武巖纖維復(fù)合材料專利申請進(jìn)入緩慢發(fā)展期。2005年，我國自主研發(fā)了全電熔連續(xù)玄武巖纖維生產(chǎn)技術(shù)，從此，玄武巖纖維在我國實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，其復(fù)合材料也開始逐漸發(fā)展起來。這一時期，東南大學(xué)、武漢理工大學(xué)、上海博格工業(yè)用布有限公司、深圳市海川實(shí)業(yè)股份有限公司等在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域有較多研發(fā)活動。

2011年后，玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的中國專利申請量每年超過100件，年均增長率達(dá)37%，步入快速發(fā)展階段，這一階段專利申請量占玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域總體專利的95.4%（見圖1）。近3年來雖然專利申請年增長率有所降低，但年專利申請量仍處于高位，維持在每年700件左右。

2 專利技術(shù)構(gòu)成情況

從專利申請的國際專利分類號（IPC）看玄武巖纖維復(fù)合材料的技術(shù)構(gòu)成，有11個IPC分類號的專利占比超過4%（見圖2）。其中IPC為C04的玄武巖復(fù)合材料（涉及水泥、混凝土、人造石、陶瓷、耐火材料，主要為混凝土復(fù)合材料和瀝青混合料）專利申請最多，占比達(dá)到29.1%；而IPC為C08的玄武巖復(fù)合材料（涉及有機(jī)高分子化合物、其制備或化學(xué)加工、以其為基料的組合物，主要為增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料）專利申請也較多，占比達(dá)25.8%。除此以外，玄武巖纖維復(fù)合材料專利還有較多涉及層狀產(chǎn)品、建筑物、塑料加工、道路/鐵路/橋梁用復(fù)合材料、染料/涂料/粘合劑、工程原件或部件（絕熱）、基本電氣元件等技術(shù)。

3 專利技術(shù)來源地情況

玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域中國專利主要由本土申請人所申請，本土申請人所申請的專利占比高達(dá)99.1%。國外來華專利僅有46件，占比僅為0.9%，其中美國、法國、瑞士等國家有少量申請人在中國布局玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域?qū)＠?/p>

按照省份排名來看，江蘇省、安徽省和四川省是中國玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域?qū)＠暾埮琶?位的省份，專利申請占比均超過中國總體專利申請的10%，與其他省份相比具有較大地域優(yōu)勢（見圖3）。來自江蘇省的東南大學(xué)、揚(yáng)州大學(xué)、河海大學(xué)等，來自安徽省的安徽夢谷纖維材料科技有限公司、安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司、安徽省皖捷液壓科技有限公司，來自四川省的四川航天五源復(fù)合材料有限公司、四川力智久創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)運(yùn)營有限公司、德陽力久云智知識產(chǎn)權(quán)運(yùn)營有限公司、四川航天拓鑫玄武巖實(shí)業(yè)有限公司在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域積極研發(fā)并實(shí)施專利布局策略。

按照城市排名來看，成都市、北京市和南京市位列前3，來自成都市的四川航天五源復(fù)合材料有限公司、四川力智久創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)運(yùn)營有限公司、四川航天拓鑫玄武巖實(shí)業(yè)有限公司，來自北京市的北京工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)，來自南京市的東南大學(xué)、河海大學(xué)、江蘇綠材谷新材料科技發(fā)展有限公司在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域積極探索并實(shí)施專利布局策略。

4 專利技術(shù)創(chuàng)新主體情況

企業(yè)是玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域最主要的創(chuàng)新主體（見圖4），企業(yè)專利申請量占比近70%，顯示出我國玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化程度較高。除企業(yè)外，大專院校在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的創(chuàng)新活躍度也較高，是該領(lǐng)域較為重要的研發(fā)力量。相對而言，科研院所在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的創(chuàng)新活動并不活躍，專利申請量較低。

中國玄武巖纖維復(fù)合材料專利申請的TOP20申請人全部為本土申請人（見表1），其中企業(yè)有12家，其余8家為高校。顯示出中國玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域有較多企業(yè)具有突出的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化能力。從地域上看，TOP20申請人中有6家為四川省企業(yè)，顯示出四川省在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域具有最突出的龍頭企業(yè)引導(dǎo)優(yōu)勢。

四川航天五源復(fù)合材料有限公司以其126件的專利申請量位居第一位，遠(yuǎn)超位居其后的東南大學(xué)、四川力智久創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)運(yùn)營有限公司等申請人，其自2011年其就積極在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域進(jìn)行研發(fā)并申請專利，至今仍保有突出的技術(shù)研發(fā)實(shí)力和專利布局意識。

從各主要專利申請人的技術(shù)活躍期看，大部分TOP20申請人目前仍在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域保持一定技術(shù)研發(fā)和專利布局活動。其中東南大學(xué)、揚(yáng)州大學(xué)、西安建筑科技大學(xué)、四川炬原玄武巖纖維科技有限公司、吉林大學(xué)近3年專利申請量均超過10件，是近年來在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)和專利布局較為突出的創(chuàng)新主體。

4 高校和科研院所專利申請情況

雖然我國玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)較為成熟，部分企業(yè)研發(fā)水平較高，但高校和科研院所仍是我國科技創(chuàng)新的重要主體，擁有非常強(qiáng)的科研能力，是知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)出和轉(zhuǎn)化的重要力量。我國玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域?qū)＠杏薪?0%的專利申請掌握在高校和科研院所手中。因此加強(qiáng)企業(yè)和高校/科研院所的產(chǎn)學(xué)研合作，能夠提高玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新效率，加快技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。本部分對我國玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域高校和科研院所專利申請情況進(jìn)行分析，為企業(yè)和技術(shù)合作和專利運(yùn)營提供科學(xué)參考。

中國高校/科研院所在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域?qū)＠暾垟?shù)量最多的TOP10申請人中，東南大學(xué)、揚(yáng)州大學(xué)和西安建筑科技大學(xué)位居前3位，專利申請量均超過30件，目前有效/在審專利數(shù)量也均超過20件，擁有較強(qiáng)的技術(shù)研發(fā)實(shí)力和專利運(yùn)營基礎(chǔ)（見表2）。從技術(shù)方向看，大部分TOP10申請人的技術(shù)方向集中在瀝青混合料、混凝土、樹脂基復(fù)合材料方向，此外東南大學(xué)、武漢理工大學(xué)和北京工業(yè)大學(xué)在金屬復(fù)合材料領(lǐng)域，吉林大學(xué)在陶瓷復(fù)合材料領(lǐng)域也有一定技術(shù)優(yōu)勢和專利儲備。

我國高校/科研院所在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的技術(shù)合作實(shí)施情況較好，合作專利申請占比達(dá)16.3%，而中國整體合作專利占比僅為7.7%（見圖5），顯示出中國高校/科研院所在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域具有較好的技術(shù)合作經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)。

玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的專利合作申請TOP10中國高校/科研院所中，東南大學(xué)、河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院表現(xiàn)突出，合作專利申請數(shù)量在10件以上（見表3），擁有較多技術(shù)合作研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。其中東南大學(xué)所申請的共66件專利中，有16件為合作研發(fā)所得，技術(shù)合作經(jīng)驗(yàn)豐富。東南大學(xué)在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的合作對象并不固定，其在該領(lǐng)域有16位合作者（部分專利由2位以上申請人共同申請），合作者中主要為企業(yè)，部分為高校和科研院所。合作次數(shù)最多的是與浙江石金玄武巖纖維有限公司合作申請了3件專利，此外，其與北京特希達(dá)技術(shù)研發(fā)有限公司和江蘇綠材谷新材料科技發(fā)展有限公司也合作申請了2件專利。河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院的13件專利全部為合作申請，合作對象則主要為河南交院工程技術(shù)有限公司，為該學(xué)院的技術(shù)轉(zhuǎn)化關(guān)聯(lián)公司，合作申請專利的主要目的是便于專利技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。

我國高校/科研院所在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的專利運(yùn)營情況并不理想，專利運(yùn)營占比僅為5.2%，而中國整體的專利運(yùn)營占比則達(dá)9.2%（見圖6），顯示出我國企業(yè)在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的專利運(yùn)營較為活躍，而高校/科研院所在該領(lǐng)域的專利運(yùn)營具有較大上升空間。從專利運(yùn)營類型來看，中國整體玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的專利運(yùn)營主要以專利權(quán)轉(zhuǎn)移為主，專利權(quán)質(zhì)押和專利實(shí)施許可占比均較小。而高校/科研院所在各類專利運(yùn)營中占比均低于中國整體，代表技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化指標(biāo)的專利權(quán)轉(zhuǎn)移和專利實(shí)施許可占比分別僅為4.7%和0.4%。因此，在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域，我國高校/科研院所應(yīng)著力提高專利權(quán)轉(zhuǎn)移和實(shí)施許可比率，提高玄武巖纖維復(fù)合材料的技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化水平。

6 結(jié)語

2011年以后，我國在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的專利申請?zhí)幱诜€(wěn)定上升狀態(tài)，本土企業(yè)成為技術(shù)創(chuàng)新的主要力量，已經(jīng)形成較為成熟的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展態(tài)勢，國外創(chuàng)新主體在該領(lǐng)域的專利布局較少，外部競爭壓力較小。江蘇省、安徽省和四川省在該產(chǎn)業(yè)的區(qū)域優(yōu)勢明顯，尤其四川省擁有較多在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域?qū)＠暾垟?shù)量突出的企業(yè)，具有明顯的龍頭企業(yè)引導(dǎo)優(yōu)勢。

我國高校和科研院所在玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域并未發(fā)揮出應(yīng)有的技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢力量，專利申請數(shù)量并不突出，與企業(yè)間的技術(shù)合作以及專利技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化率均有較大提升空間。玄武巖纖維復(fù)合材料領(lǐng)域企業(yè)除挖掘自身研發(fā)能力外，可以分析各高校/科研院所專利布局特點(diǎn)，有針對性的與高校/科研院所接洽，通過合作研發(fā)、購買專利權(quán)或獲得專利實(shí)施許可的方式來提高研發(fā)效率，節(jié)約研發(fā)成本，同時促進(jìn)高校/科研院所的技術(shù)轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，形成雙贏。

10.19599/j.issn.1008-892x.2022.01.004

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