陶瓷膜技術發(fā)展態(tài)勢專利導航分析研究

王利祥，王純青，李剛，王凌宇，任小明，張曉東

（1.濟南市知識產權保護中心，濟南 250004；2.山東省國家知識產權保護中心，濟南 250014）

1 前言

陶瓷膜是無機膜的一種，主要以不同規(guī)格的氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦和氧化硅等無機陶瓷材料作為支撐體，經表面涂膜后高溫燒成[1]。與有機膜相比具有良好的化學和熱穩(wěn)定性、機械強度高、使用壽命長等優(yōu)點[2]。目前陶瓷膜技術已被世界各國成功應用于食品工業(yè)[3]、海水淡化[4]、污水處理[5-6]、生物醫(yī)藥[7]等領域，并且?guī)砹司薮蟮慕洕蜕鐣б? 陶瓷膜市場有望實現12%年增長率[8]。作為高性能膜材料的重要組成部分，陶瓷膜已成為國家重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產業(yè)[9]。隨著世界各國對陶瓷膜研發(fā)重視程度的不斷提升，加速中國陶瓷膜的研發(fā)與生產具有重要戰(zhàn)略意義。

國家市場監(jiān)督管理總局與標準委員會聯(lián)合發(fā)布了《專利導航指南》國家標準，并定于2021 年6 月1 日開始實施[10-12]。本文以專利數據為基礎，建立專利導航庫，分別從申請趨勢、地域分布、專利類型等多種維度進行導航分析，為我國陶瓷膜技術創(chuàng)新與產業(yè)發(fā)展提供決策參考[13]。

2 數據檢索

選取Incopat 全球專利數據庫進行檢索，在進行相關文獻調研的基礎上廣泛征求專家意見，構建陶瓷膜全球專利檢索策略如下：TI=((陶瓷(3W)膜)OR (ceramic (3W)membrane))OR (AB= ((陶瓷(3W)膜)OR (ceramic (3W)membrane))AND IPC= (B OR C OR A))。檢索日期截止4月1 日，共檢索出專利21636 條，進行同族合并后得到14323 個專利族。

3 專利導航分析

3.1 申請趨勢分析

圖1 全球及中國陶瓷膜專利申請趨勢

陶瓷膜的研究始于20 世紀40 年代，美國卡普倫登公司于1935 年提出以氧化鎂、氧化鋁、二氧化硅為原料制備滲透陶瓷隔膜。直到1980 年之前陶瓷膜的發(fā)展都比較緩慢。1980-2000 年期間，法國原子公司開始以陶瓷纖維材料進行陶瓷膜的研發(fā)工作，并成功地在法國的奶業(yè)和飲料（葡萄酒、啤酒、蘋果酒）業(yè)推廣應用后，陶瓷膜分離技術和產業(yè)地位逐步確立。2000 以前，國內陶瓷膜專利申請量較少，主要是因為我國陶瓷膜技術研發(fā)起始于20 世紀90 年代，2000 年以前國內成果產出較少。另一個原因是我國專利法1985 年才開始實施，專利法實施早期我國科研人員對知識產權保護認識不足，以致專利申請數量有限。進入2000 年以后，隨著陶瓷膜得到更廣泛的應用，國內外的研發(fā)者急需對相關技術進行保護，陶瓷膜的專利申請量從年申請量45 件（1980 年）增長至年申請量405 件（2000 年），再激增至年申請量1369 件（2021年）。近10 年以來，中國的專利申請引導全球申請趨勢，陶瓷膜技術達到了國際領先水平。

由于下列多種原因導致了2021 年及其之后提出的專利申請的統(tǒng)計數量是不完全的，發(fā)明專利申請通常自申請日(有優(yōu)先權的,自優(yōu)先權日)起18 個月(要求提前公布的申請除外)才能被公布。因此圖表顯示的2021 年專利申請量呈斷崖式下降，而實際上從圖中2021 年之前專利申請的發(fā)展趨勢和近年來世界各國對陶瓷膜的研發(fā)熱度持續(xù)高漲，可以推斷出2021 年以后的專利申請量仍然是處于高位且持續(xù)上升。

3.2 地域分布

圖2 為陶瓷膜全球專利申請人國別，圖3 為國外來華專利布局，圖4 為中國在海外的專利布局，圖5 為中國申請人的省份分布情況。對圖2- 圖4 綜合對比分析可以看出，中國提出的專利申請達到9224 件，位居全球首位。日本提出2590 件，位于全球第二位。中國在海外共布局專利77 件，其中在美國專利布局最多為31 件，主要為南京工業(yè)大學的專利布局。國外來華布局專利共計424條，其中日本203 件，主要由日本礙子株式會社和精工愛普生株式會社的專利布局。美國在華布局陶瓷膜專利107 件，主要由普萊克斯技術有限公司的專利。對比圖3與圖4，發(fā)現與其他國家相比，中國的陶瓷膜專利海外布局較少，側面反映了在陶瓷膜出海方面是國內弱項。由圖5 可知，國內陶瓷膜專利申請人主要來自江蘇、廣東、山東、北京、浙江五大省市，其中江蘇2097 件專利申請遙遙領先其他省市。江蘇陶瓷膜產業(yè)發(fā)達，其專利申請量占全國近10%，專利申請主要來自南京工業(yè)大學與江蘇久吾高科技股份有限公司。

圖2 全球陶瓷膜專利申請人國別

圖3 國外來華陶瓷膜專利布局

圖4 中國專利申請人海外專利布局

圖5 中國專利申請人省份分布

3.3 主要申請人

對陶瓷膜領域全球專利進行分析，得到全球前10 位專利申請人的專利申請情況。如表1 所示，其中日本申請人占3 位，美國申請人占1 位，中國申請人占6 位。在全球范圍內，中國、日本、美國在陶瓷膜領域具有明顯的專利優(yōu)勢，特別的日本的優(yōu)勢企業(yè)日本礙子，在全球申請了429 件專利，遙遙領先第2 位的國內高校南京工業(yè)大學，而且日本礙子與其他國外龍頭企業(yè)相比，近五年陶瓷膜專利申請依舊活躍。作為國內陶瓷膜領域的探索者，南京工業(yè)大學在國內研發(fā)實力最強，其陶瓷膜研發(fā)主要涉及陶瓷膜制備、催化和水處理方面，其中在降低陶瓷膜生產成本和提高穩(wěn)定性方面也有突出表現。表2為國內專利申請人類型。無論是專利數量還是申請人數量，國內企業(yè)均占有主要位置，但是企業(yè)的實用新型專利申請占比較大，這與企業(yè)生產實際中的創(chuàng)新有關但也顯示了企業(yè)的創(chuàng)新程度相對較低。值得關注的是無論是企業(yè)、大專院校還是科研單位，有效專利占比均不到60%。國內申請人應強化研發(fā)過程專利管理，加強高價值專利布局與維權保護。

表1 陶瓷膜全球專利申請人排名

3.4 技術構成

CPC（聯(lián)合專利分類體系）由歐洲專利局（EPO）和美國專利局（USPTO）共同開發(fā)，可以準確識別專利技術領域。通過對陶瓷膜專利進行CPC 統(tǒng)計分析，可以準確揭示該領域專利涉及的主要技術、研發(fā)熱點和技術布局。表3 為全球陶瓷膜專利技術構成，按照CPC 小類進行技術領域分類。從表3 可以看出，陶瓷膜專請涉及技術領域申請數量占比超過6%的分別是：B01D（分離）、C04B（石灰、氧化鎂、礦渣、水泥及其組合物）、Y02E（與能量產生，傳輸或分配相關的溫室氣體）C02F（水、廢水、污水或污泥的處理）、C23C（對金屬材料的鍍覆、用金屬材料對材料的鍍覆）?？梢娞沾赡＠暾埖闹饕夹g領以分離技術研究為主，陶瓷膜的制備（與C04B、C23C 領域相關）及溫室氣體及水處理（Y02E、C02F 領域相關）的研究是陶瓷膜專利布局和技術研發(fā)的主要熱點領域。

表3 全球陶瓷膜專利技術構成

表4 全球陶瓷膜專利運營情況

3.5 專利運營

專利運營是專利價值的重要體現。陶瓷膜專利主要有訴訟、許可、轉讓、質押四種專利運營形式，具體專利運營情況見表5。從表5 數據來看，陶瓷膜領域專利運營的主要方式集中在專利轉讓，發(fā)生一次轉讓的專利達到1098 件，轉出專利最多國外申請人是日本礙子（34 件），國內申請人南京工業(yè)大學（11 件）。在專利訴訟方面，主要集中在行政訴訟且訴訟國家均發(fā)生外國，其中日本（49 件）、印度（35 件）、美國（12 件）等，在國內陶瓷膜專利行政訴訟案件尚未發(fā)生，這說明國內專利申請人對于自身維權意識尚顯不足，這也與國內陶瓷膜和專利體系起步發(fā)展較晚有一定關系；質押融資一次質押專利達到100 件，這說明陶瓷膜專利申請人在利用知識產權作為無形資產轉化方面也有一定的意識?；谡Z義算法，通過提取專利標題、摘要與權利要求的關鍵字，對發(fā)生專利運營的專利進行聚類分析，發(fā)現陶瓷膜專利運營熱點主要圍繞：陶瓷膜制備方法、陶瓷膜新材料、陶瓷膜生物發(fā)生器、氣體分離等方向。

表5 全球陶瓷膜專利被引證次數

3.6 高被引專利分析

專利文獻之間的引證是體現其技術間關聯(lián)性的信息，一般認為專利被引用的次數越多，專利技術的重要程度越高，該專利技術價值越高。通過對陶瓷膜專利族被引次數進行分析（表5）可知，全球專利的51.1%的被引證次數在1-10 之間，被引證次數大于10 的專利占比達到11.2%，其中中國專利占比隨著被引證次數的增多而逐漸變少，這與國內專利起步較晚有關。通過分析被引證次數在50 次以上的專利發(fā)現，這些專利年代較久，且專利技術涉及陶瓷膜的基礎性研究，如公開號為US5645891A 的陶瓷多孔材料及其制造方法，該專利申請日為1994 年11 月23 日，該專利的技術要點在于利用材料的水性和非水性制備基本均勻孔徑的陶瓷膜。

4 結論

本文以專利數據為基礎，對陶瓷膜專利申請趨勢、地域分布、主要申請人、技術構成、專利運營、陶瓷膜孔徑控制及材質種類等維度進行導航分析，得出以下結論：

（1）隨著世界各國對陶瓷膜研發(fā)重視程度的不斷提升，陶瓷膜專利申請量逐年上升，中國陶瓷膜技術從無到有，不僅打破了國外的封鎖與壟斷，尤其是近10 年以來，專利申請引導全球申請趨勢，陶瓷膜技術達到了國際領先水平。

（2）我國是陶瓷膜專利產出大國，但是在國外專利布局較少。國內陶瓷膜專利申請人主要來自江蘇、廣東、山東、北京、浙江五大省市。

（3）從專利申請人來看，中國、日本、美國在陶瓷膜領域具有明顯的專利優(yōu)勢。國內創(chuàng)新主體以企業(yè)和大專院校為主，但是整體來看，專利質量有待提升。

（4）從技術構成來看，陶瓷膜專利申請的主要圍繞分離技術、陶瓷膜制備、溫室氣體及水處理研究為熱點。

（5）陶瓷膜專利運營以轉讓為主，專利運營熱點主要圍繞：陶瓷膜制備方法、陶瓷膜新材料、陶瓷膜生物發(fā)生器、氣體分離等方向。

（6）陶瓷膜被引證次數在10 次以上的專利占全部專利的11.2%，隨著被引證次數的增多，國內專利占比逐漸減少。

5 建議

（1）陶瓷膜創(chuàng)新主體應圍繞孔徑分布窄，通量高、分離效率高陶瓷膜持續(xù)研發(fā)，進一步降低陶瓷膜的生產成本和工藝復雜度，拓寬陶瓷膜的應用場景。并及時做好創(chuàng)新成果的保護，根據技術先進程度及成熟度不同，做好核心專利布局、基礎專利布局及外圍專利布局，對研發(fā)成果進行全面保護，進一步結合商業(yè)策略以獲得市場優(yōu)勢地位。

（2）充分利用專利信息，實現“站在巨人的肩膀上”進行“節(jié)約而高效”的創(chuàng)新式研發(fā)。專利信息是技術和科學信息的重要來源，創(chuàng)新主體應重視陶瓷膜專利技術發(fā)展態(tài)勢，并及時跟蹤發(fā)展動態(tài)，可對正在研發(fā)的項目進行專利導航，高效利用專利信息為研發(fā)工作提供及時支持。

（3）通過依托行業(yè)協(xié)會，建立陶瓷膜專利協(xié)同運用機構，提供許可、轉讓、質押等專利運營方式，提升協(xié)同運用能力，發(fā)揮專利在市場運用運營中的應用，推動陶瓷膜專利無形資產向有形資產轉變。