王哲 王科
纳米材料是由大量晶体组成，尺寸在1～100nm范围内的一种固体性材料，主要包括晶态、非晶态金属和陶瓷等材料，由于其尺寸已接近电子的相干长度，因此具有磁性、导热、光学、导电等特殊性质，并已成为各领域重要的新技术材料[1，2]。
纳米材料是目前材料科学研究的一个热点，纳米技术亦被認为是21世纪最具有前途的科研领域之一。我国非常重视纳米材料行业发展，除在国家各项科技计划中予以支持外，还制定了一系列政策措施营造良好发展环境，如《新材料产业“十二五”发展规划》、“十三五”期间印发的《新材料产业发展指南》等均把纳米材料列为重点发展方向。在政策利好和实际需求的推动下，我国纳米材料行业取得了突飞猛进的发展，主要表现在行业形成规模化、集聚态势鲜明、技术渐趋成熟等方面[3]。
本文主要以“十三五”期间纳米材料行业申请的专利文献为研究样本，通过与“十二五”期间对比等方式，从专利申请数量、专利申请类型、专利技术来源地、专利申请主体、重点分支领域专利申请状况等方面进行分析，从专利的角度，揭示纳米材料行业“十三五”期间发展情况。
1 专利申请基本情况
诺贝尔物理学奖获得者Feyneman在1959年曾预言：“如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话，我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性，就会看到材料的性能产生丰富的变化”，他所说的材料就是现在的纳米材料，但直到1984年，德国萨尔兰大学的Gleiter以及美国阿贡试验室的Siegel才相继成功制得了纯物质的纳米细粉[4]。此后，各国都对纳米材料给予了极大关注，纳米材料开始发展。
我国在纳米材料方面的研究始于20世纪80年代末，是纳米材料研究较早的国家之一，经过多年发展，已取得较为突出的成就，在专利创新方面也迅速发展。“十三五”期间，我国专利申请总量近11万件，与“十二五”期间相比，增加近5.5万件，是“十二五”时期申请总量的约2倍，而“十二五”期间与“十一五”相比，专利增加数量约为3.7万件（见图1）。
“十三五”期间，在经历了2016年的快速增长后，专利数量增长趋势略有减缓，年增长幅度与“十二五”相差不大。虽然增长速度减缓，但整体仍维持在高位，各年申请数量明显高于“十二五”期间年最大申请数量。说明，纳米材料行业在我国正处于快速发展时期，快速发展趋势仍将持续。
2 专利申请类型分析
从图2显示的“十三五”期间我国纳米材料行业专利申请类型变化情况可以看出，“十三五”期间，我国纳米材料专利申请中的实用新型专利数量较少，仅占6%，发明专利数量明显高于实用新型，占比达94%，这可能与纳米材料产业特点有关，一般材料类的技术创新更适合申请发明专利进行保护。
虽然“十三五”时期我国发明专利数量居主导地位，但与“十二五”相比，从占比上看略有下降，下降幅度为一个百分点，但这并意味着“十三五”期间的发明专利占比一定低于“十二五”，因为发明专利从申请到公开时间普遍长于实用新型专利，尚未公开的发明专利可能多于实用新型。
从“十三五”期间我国各年分专利类型的构成来看，2016—2018年间，各年发明专利占比基本一致，在经历了2019年的小幅下降后，2020年又明显提高。
总体来看，“十三五”期间，我国纳米材料行业以专利技术含金量较高的发明专利为主，专利质量整体较好。
3 专利技术来源地
不仅我国本土创新主体在我国纳米材料行业进行专利申请，国外也较为重视这一行业在我国的专利保护。从图3显示的我国纳米材料行业专利来源情况看，国外来华申请正在减少，已经由“十二五”的7%降至“十三五”的3%，我国本土创新主体的专利创新能力越来越强。
“十三五”期间，我国本土专利申请数量位居前5的省份依次为江苏、广东、安徽、浙江、山东，主要为东部省份，与“十二五”类似，仅具体排名略有不同，其中，广东、浙江排名略有上升，安徽、山东略有下降。“十三五”期间，专利申请数量位居前5的城市依次为北京、上海、苏州、南京、广州，全部位于东部。其中，广州专利申请数量排名提高幅度较大，由“十二五”的11位，提高到第5位。上述分析中可以看出，我国纳米材料行业地区发展不均衡，主要集中在东部地区，无论“十二五”还是“十三五”期间，都是东部省市专利创新能力相对较强。
国外来华申请中，“十三五”期间的主要专利来源国为美国、日本、韩国、德国、法国。与“十二五”期间相比，5个国家的国外来华专利申请占比明显下降，说明5国在数量上的优势明显下降，集中度降低。
4 专利申请主体分析
图4中我国纳米材料行业专利申请主体类型显示，高校是我国纳米材料行业最主要的创新主体，其次是企业在“十三五”期间，虽然企业专利申请比例略有提高，如成都新柯力化工科技有限公司、苏州星烁纳米科技有限公司、无锡东恒新能源科技有限公司等企业在“十三五”期间的专利申请量明显多于“十二五”（成都新柯力化工科技有限公司“十三五”期间增加10倍，苏州星烁纳米科技有限公司增加近19倍，无锡东恒新能源科技有限公司增加11倍），并新出现了杭州高烯科技有限公司、深圳烯湾科技有限公司、南京旭羽睿材料科技有限公司等一批纳米材料行业企业，但仍摆脱不了以高校为主的技术创新和专利申请模式。
从图5显示的“十三五”期间主要专利申请人中可以看到，前10申请人全部是我国高校，这一方面说明了我国本土高校的创新能力较强，在我国纳米材料行业居主导地位，另一方面进一步验证了我国企业创新能力较弱、高校相对突出，我国本土企业的专利申请虽然也占据了相当大的比例，但是创新能力突出的企业较少，普遍小而散。
“十三五”期间，前10申请人主要分布在我国东部地区，进一步证明了我国东部创新资源较为集中的现状。前10申请人中，华南理工大学专利申请数量位居第1，该校在纳米材料行业的专利创新已有20多年，“十三五”期间专利申请数量与“十二五”相比增加近1900件，是“十二五”的6倍之多。浙江大学和天津大学专利申请数量分别位居第2、第3位。
高校一般多以基础性研究为主，我国纳米材料行业高校专利创新能力较强的这一现象不利于技术的产业化应用。为改善这一现象，“十三五”期间，我国高校采取了多种方式力争实现产业化：一是与企业进行合作申请，我国校企合作申请数量已由“十二五”期间的1 200余件，增加至“十三五”期间的近2 100件，如清华大学与鸿富锦精密工业（深圳）有限公司、江苏隆力奇生物科技股份有限公司等多家企业建立和合作关系，合作申请数量达100次以上；
二是通过转让、许可等方式向企业输出专利技术，如浙江大学将其20多件石墨烯专利转让给长兴德烯科技有限公司，南京林业大学也将其光催化纳米材料领域的专利通过普通许可的方式同时许可给南京涤太太科技有限公司、南京信天源精细化工厂2家企业。
5 石墨烯材料發展情况
纳米材料发展至今已有30多年，材料种类越来越多，石墨烯作为纳米材料家族的新成员，具有广阔的发展前景。石墨烯是《中国制造2025》列出的4大重点前沿新材料领域之一，也是“十三五”期间发布的《新材料产业发展指南》中的重点发展领域。
石墨烯（Graphene）是由单层碳原子紧密堆叠而成的蜂窝状材料。2004年英国曼彻斯特大学首次成功从石墨中分离出石墨烯，并于2010年获得了诺贝尔物理学奖。石墨烯具有比表面积大、传热性能好、导电能力强等优点，被认为是一种未来革命性的材料[5，6]。
我国在石墨烯材料的专利创新虽略晚于国外，但发展迅速，尤其是“十三五”期间，专利申请总量已达8 600余件，是“十二五”申请总量的2倍多。
“十三五”期间，石墨烯领域虽然仍未摆脱以高校为主要创新主体的专利创新模式，但已有部分企业脱颖而出，如成都新柯力化工科技有限公司在“十三五”期间的专利申请数量已位居第1，成都格莱飞科技股份有限公司也进入前10之列（见图6）。
在技术布局方面，“十二五”期间我国在石墨烯领域的专利创新主要是石墨烯材料，石墨烯复合材料专利占比较低，“十三五”期间，这一比例明显上升，说明“十三五”期间关注点已经渐渐由石墨烯转为石墨烯复合材料。“十三五”期间，各种复合材料层出不穷，涵盖石墨烯—金属复合材料、石墨烯—有机高分子聚合物复合材料、石墨烯—金属氧化物复合材料等种类，并具有优良的性能。例如成都新柯力化工科技有限公司申请的专利CN105800597B中，以石墨作为原料，将金属以离子状态渗入到石墨层间，获得了高导电性复合石墨烯。中国科学院过程工程研究所申请的专利CN105951116B中制得的甲壳素生物炭/石墨烯复合材料具有导电性能好、比表面积大、孔隙率高等特点（参见表1）。
6 结语
我国纳米材料行业在经过了20多年的技术积累后，“十三五”时期发展进一步加快，专利申请数量快速增加，专利质量较好，本土申请人创新能力不断增强，在我国主导地位进一步加强。但应该看到的是，我国仍存在一定的不足需进一步改进，如地区发展不均衡，专利创新主要集中在东部地区；
创新主体以高校为主，企业创新能力相对较弱，在石墨烯领域这一情况虽有所改善，但仍未摆脱以高校为主的现象。因此，我国应鼓励企业不断吸收国内外先进技术，提高企业自身技术创新能力，并扶持部分技术先进企业做大做强，以点带面，带动整个行业发展；
进一步加强校企合作，通过合作申请、转让、许可、建立校办企业等方式积极推进高校专利技术的产业化实施。
10.19599/j.issn.1008-892x.2021.01.003
参考文献
[1] 张填昊，张一洋，赵文志，等.纳米材料应用现状分析[J].信息记录材料，2020，21（5）：10—11.
[2] 刘锐.纳米材料应用现状及发展趋势[J].科学管理，2018（8）：294—295.
[3] 邱梦欣.中国新材料产业政策综述——以纳米材料为例[J].经济研究导刊，2018（7）：50—52.
[4] 周裁民，杨雄波，许瑞珍.纳米材料的研究现状及发展趋势[J].科技信息，2008（17）：17—18.
[5] 刘霞平，王会才，孙强，等.石墨烯、3D石墨烯及其复合材料的研究进展[J].化工进展，2018，37（1）：168—174.
[6] 章翀，张乃千.石墨烯：即将掀起一场能源革命[N].解放军报，2016—12—15（007）.
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