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石墨烯产业技术专利分布情况分析

2016-05-03 11:55
魏丁小陆
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  从2010年开始,石墨烯这种世界上最薄且最坚硬的材料激起了全世界的研发热潮。目前,我国已成为石墨烯技术领域专利申请量最多的国家,我省石墨烯专利申请数量也呈现逐年上升趋势。本文中笔者尝试从专利的角度,对目前中外及我省的专利产出与布局进行比较研究,以期为我省规划石墨烯发展方向、细化科技战略与制定研发目标提供参考。此外,笔者对全球专利分析时使用的是德温特专利数据库数据,对黑龙江省专利分析时使用的是中国知识产权局专利数据库数据,同时加入了专利授权数量,所以对黑龙江专利分析与全球专利分析时数据略有差异,但不影响总体趋势判断。由于专利申请数据公开的滞后性,2015年数据仅能作为参考,尚不能判定2015年进入下降通道。

  一、世界总体情况

  (一)专利数量对比。中国石墨烯技术专利数量已经超过1万件,为全球之首(图1)。美国、韩国石墨烯技术专利数量紧随其后,分别为7589和6389件。目前来看,全球石墨烯技术专利在数量上已形成中、美、韩三足鼎立的局面。其他国家地区,包括科技强国日本、德国甚至因石墨烯技术而获得诺贝尔奖的英国,在专利数量上也明显落后于中、美、韩三国。

  (二)专利布局分析。全球研发布局相似,大都集中在结构和性质研究。目前石墨烯技术研究主要有储能(锂离子电池、超级电容器、光伏、燃料电池、铅酸电池)、复合材料(导电/导热材料、吸波材料、磁性材料、润滑材料、阻隔材料、催化剂、增强及表面处理材料)、电子信息(柔性透明器件、半导体器件、电子封装)、传感器(生物及化学传感器、物理传感器)、结构材料(薄膜、气凝胶、石墨烯/碳纳米管复合、多孔石墨烯、碳纤维)、生物医药和水处理等领域。中国与全球情况大致相同,除了复合材料、结构材料之外,中国在储能和电子信息方面研究也比较多,特别是锂离子电池、太阳能电池和透明导电器件。美国和韩国的研究方向与全球相似,但分布更为均匀,在复合材料、结构材料、储能和电子信息方面的研究产出相对均衡。

  此外,中国90%的专利来自本土申请,美国、日本、韩国在中国申请的专利仅占4%、2%和2%。由此可见,美、日、韩等国对中国石墨烯技术市场并不是很重视。韩国与中国情况类似,80%以上的专利申请来自韩国本土,美、日在韩国的专利申请比例也不高。与中、韩明显不同,美国境内专利申请有半数来自海外,其中韩国就占据了18%。由此可见以韩国为首的其他国家非常重视美国石墨烯市场,并积极进行布局以应对未来激烈的竞争。中国在美国等其他国家的专利申请并不高,这一方面体现出中国在专利布局意识上明显落后于美韩等国,另一方面也很有可能是技术竞争力还远远不够,因此还不具备进行全球布局的野心与实力。

  (三)企业技术竞争力对比。从中、美、韩三国境内的专利申请排名前15的机构(表1)可以看出。在中国,专利申请数量排名前15的机构中只有1家企业(中国海洋王照明科技股份有限公司),而其他14家机构都是高校和科研院所。一般来说,企业技术研发会更贴近市场,高校科研院所的技术研发大都偏重于前沿探索,与市场需求相对较远。因此从这个角度来说,中国石墨烯技术还大都停留在基础开发阶段,离市场应用还有相当长的一段路要走。反观美国和韩国,公司在专利申请数量较多的机构中占据了较大比例,从技术专利到市场商品的转化很有可能会比中国快得多。与此同时,在美国境内,韩国三星公司的专利数量排名第1,甚至超过了美国IBM公司。而中国仅有清华大学在美国申请了较多专利,没有一家中国企业在美国或韩国申请了较多专利。这也进一步佐证了中国企业在石墨烯技术开发方面实力还很弱,中国石墨烯技术市场化进程还存在着很多亟待克服的困难。

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