專利視角下“十三五”期間我國納米材料行業發展情況分析

王哲 王科

納米材料是由大量晶體組成，尺寸在1～100nm范圍內的一種固體性材料，主要包括晶態、非晶態金屬和陶瓷等材料，由于其尺寸已接近電子的相干長度，因此具有磁性、導熱、光學、導電等特殊性質，并已成為各領域重要的新技術材料[1，2]。

納米材料是目前材料科學研究的一個熱點，納米技術亦被認為是21世紀最具有前途的科研領域之一。我國非常重視納米材料行業發展，除在國家各項科技計劃中予以支持外，還制定了一系列政策措施營造良好發展環境，如《新材料產業“十二五”發展規劃》、“十三五”期間印發的《新材料產業發展指南》等均把納米材料列為重點發展方向。在政策利好和實際需求的推動下，我國納米材料行業取得了突飛猛進的發展，主要表現在行業形成規模化、集聚態勢鮮明、技術漸趨成熟等方面[3]。

本文主要以“十三五”期間納米材料行業申請的專利文獻為研究樣本，通過與“十二五”期間對比等方式，從專利申請數量、專利申請類型、專利技術來源地、專利申請主體、重點分支領域專利申請狀況等方面進行分析，從專利的角度，揭示納米材料行業“十三五”期間發展情況。

1 專利申請基本情況

諾貝爾物理學獎獲得者Feyneman在1959年曾預言：“如果我們對物體微小規模上的排列加以某種控制的話，我們就能使物體得到大量的異乎尋常的特性，就會看到材料的性能產生豐富的變化”，他所說的材料就是現在的納米材料，但直到1984年，德國薩爾蘭大學的Gleiter以及美國阿貢試驗室的Siegel才相繼成功制得了純物質的納米細粉[4]。此后，各國都對納米材料給予了極大關注，納米材料開始發展。

我國在納米材料方面的研究始于20世紀80年代末，是納米材料研究較早的國家之一，經過多年發展，已取得較為突出的成就，在專利創新方面也迅速發展。“十三五”期間，我國專利申請總量近11萬件，與“十二五”期間相比，增加近5.5萬件，是“十二五”時期申請總量的約2倍，而“十二五”期間與“十一五”相比，專利增加數量約為3.7萬件（見圖1）。

“十三五”期間，在經歷了2016年的快速增長后，專利數量增長趨勢略有減緩，年增長幅度與“十二五”相差不大。雖然增長速度減緩，但整體仍維持在高位，各年申請數量明顯高于“十二五”期間年最大申請數量。說明，納米材料行業在我國正處于快速發展時期，快速發展趨勢仍將持續。

2 專利申請類型分析

從圖2顯示的“十三五”期間我國納米材料行業專利申請類型變化情況可以看出，“十三五”期間，我國納米材料專利申請中的實用新型專利數量較少，僅占6%，發明專利數量明顯高于實用新型，占比達94%，這可能與納米材料產業特點有關，一般材料類的技術創新更適合申請發明專利進行保護。

雖然“十三五”時期我國發明專利數量居主導地位，但與“十二五”相比，從占比上看略有下降，下降幅度為一個百分點，但這并意味著“十三五”期間的發明專利占比一定低于“十二五”，因為發明專利從申請到公開時間普遍長于實用新型專利，尚未公開的發明專利可能多于實用新型。

從“十三五”期間我國各年分專利類型的構成來看，2016—2018年間，各年發明專利占比基本一致，在經歷了2019年的小幅下降后，2020年又明顯提高。

總體來看，“十三五”期間，我國納米材料行業以專利技術含金量較高的發明專利為主，專利質量整體較好。

3 專利技術來源地

不僅我國本土創新主體在我國納米材料行業進行專利申請，國外也較為重視這一行業在我國的專利保護。從圖3顯示的我國納米材料行業專利來源情況看，國外來華申請正在減少，已經由“十二五”的7%降至“十三五”的3%，我國本土創新主體的專利創新能力越來越強。

“十三五”期間，我國本土專利申請數量位居前5的省份依次為江蘇、廣東、安徽、浙江、山東，主要為東部省份，與“十二五”類似，僅具體排名略有不同，其中，廣東、浙江排名略有上升，安徽、山東略有下降。“十三五”期間，專利申請數量位居前5的城市依次為北京、上海、蘇州、南京、廣州，全部位于東部。其中，廣州專利申請數量排名提高幅度較大，由“十二五”的11位，提高到第5位。上述分析中可以看出，我國納米材料行業地區發展不均衡，主要集中在東部地區，無論“十二五”還是“十三五”期間，都是東部省市專利創新能力相對較強。

國外來華申請中，“十三五”期間的主要專利來源國為美國、日本、韓國、德國、法國。與“十二五”期間相比，5個國家的國外來華專利申請占比明顯下降，說明5國在數量上的優勢明顯下降，集中度降低。

4 專利申請主體分析

圖4中我國納米材料行業專利申請主體類型顯示，高校是我國納米材料行業最主要的創新主體，其次是企業在“十三五”期間，雖然企業專利申請比例略有提高，如成都新柯力化工科技有限公司、蘇州星爍納米科技有限公司、無錫東恒新能源科技有限公司等企業在“十三五”期間的專利申請量明顯多于“十二五”（成都新柯力化工科技有限公司“十三五”期間增加10倍，蘇州星爍納米科技有限公司增加近19倍，無錫東恒新能源科技有限公司增加11倍），并新出現了杭州高烯科技有限公司、深圳烯灣科技有限公司、南京旭羽睿材料科技有限公司等一批納米材料行業企業，但仍擺脫不了以高校為主的技術創新和專利申請模式。

從圖5顯示的“十三五”期間主要專利申請人中可以看到，前10申請人全部是我國高校，這一方面說明了我國本土高校的創新能力較強，在我國納米材料行業居主導地位，另一方面進一步驗證了我國企業創新能力較弱、高校相對突出，我國本土企業的專利申請雖然也占據了相當大的比例，但是創新能力突出的企業較少，普遍小而散。

“十三五”期間，前10申請人主要分布在我國東部地區，進一步證明了我國東部創新資源較為集中的現狀。前10申請人中，華南理工大學專利申請數量位居第1，該校在納米材料行業的專利創新已有20多年，“十三五”期間專利申請數量與“十二五”相比增加近1900件，是“十二五”的6倍之多。浙江大學和天津大學專利申請數量分別位居第2、第3位。

高校一般多以基礎性研究為主，我國納米材料行業高校專利創新能力較強的這一現象不利于技術的產業化應用。為改善這一現象，“十三五”期間，我國高校采取了多種方式力爭實現產業化：一是與企業進行合作申請，我國校企合作申請數量已由“十二五”期間的1 200余件，增加至“十三五”期間的近2 100件，如清華大學與鴻富錦精密工業（深圳）有限公司、江蘇隆力奇生物科技股份有限公司等多家企業建立和合作關系，合作申請數量達100次以上；二是通過轉讓、許可等方式向企業輸出專利技術，如浙江大學將其20多件石墨烯專利轉讓給長興德烯科技有限公司，南京林業大學也將其光催化納米材料領域的專利通過普通許可的方式同時許可給南京滌太太科技有限公司、南京信天源精細化工廠2家企業。

5 石墨烯材料發展情況

納米材料發展至今已有30多年，材料種類越來越多，石墨烯作為納米材料家族的新成員，具有廣闊的發展前景。石墨烯是《中國制造2025》列出的4大重點前沿新材料領域之一，也是“十三五”期間發布的《新材料產業發展指南》中的重點發展領域。

石墨烯（Graphene）是由單層碳原子緊密堆疊而成的蜂窩狀材料。2004年英國曼徹斯特大學首次成功從石墨中分離出石墨烯，并于2010年獲得了諾貝爾物理學獎。石墨烯具有比表面積大、傳熱性能好、導電能力強等優點，被認為是一種未來革命性的材料[5，6]。

我國在石墨烯材料的專利創新雖略晚于國外，但發展迅速，尤其是“十三五”期間，專利申請總量已達8 600余件，是“十二五”申請總量的2倍多。

“十三五”期間，石墨烯領域雖然仍未擺脫以高校為主要創新主體的專利創新模式，但已有部分企業脫穎而出，如成都新柯力化工科技有限公司在“十三五”期間的專利申請數量已位居第1，成都格萊飛科技股份有限公司也進入前10之列（見圖6）。

在技術布局方面，“十二五”期間我國在石墨烯領域的專利創新主要是石墨烯材料，石墨烯復合材料專利占比較低，“十三五”期間，這一比例明顯上升，說明“十三五”期間關注點已經漸漸由石墨烯轉為石墨烯復合材料。“十三五”期間，各種復合材料層出不窮，涵蓋石墨烯—金屬復合材料、石墨烯—有機高分子聚合物復合材料、石墨烯—金屬氧化物復合材料等種類，并具有優良的性能。例如成都新柯力化工科技有限公司申請的專利CN105800597B中，以石墨作為原料，將金屬以離子狀態滲入到石墨層間，獲得了高導電性復合石墨烯。中國科學院過程工程研究所申請的專利CN105951116B中制得的甲殼素生物炭/石墨烯復合材料具有導電性能好、比表面積大、孔隙率高等特點（參見表1）。

6 結語

我國納米材料行業在經過了20多年的技術積累后，“十三五”時期發展進一步加快，專利申請數量快速增加，專利質量較好，本土申請人創新能力不斷增強，在我國主導地位進一步加強。但應該看到的是，我國仍存在一定的不足需進一步改進，如地區發展不均衡，專利創新主要集中在東部地區；創新主體以高校為主，企業創新能力相對較弱，在石墨烯領域這一情況雖有所改善，但仍未擺脫以高校為主的現象。因此，我國應鼓勵企業不斷吸收國內外先進技術，提高企業自身技術創新能力，并扶持部分技術先進企業做大做強，以點帶面，帶動整個行業發展；進一步加強校企合作，通過合作申請、轉讓、許可、建立校辦企業等方式積極推進高校專利技術的產業化實施。

10.19599/j.issn.1008-892x.2021.01.003

參考文獻

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[3] 邱夢欣.中國新材料產業政策綜述——以納米材料為例[J].經濟研究導刊，2018（7）：50—52.

[4] 周裁民，楊雄波，許瑞珍.納米材料的研究現狀及發展趨勢[J].科技信息，2008（17）：17—18.

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[6] 章翀，張乃千.石墨烯：即將掀起一場能源革命[N].解放軍報，2016—12—15（007）.