纳米陶瓷专利信息分析与发展趋势

鄢春根 罗晓宁 唐 敏

（景德镇陶瓷学院，江西景德镇333001）

0 引言

纳米陶瓷指显微结构中的物相具有纳米级尺度的陶瓷材料，其基本成分与传统陶瓷无太大区别，但其宏观性质却发生了很大变化[1]。纳米陶瓷由于具有室温超塑性、高韧性和低温烧结等很多优异特性，成为各国研发的热点领域之一。我国纳米陶瓷及其技术从“十五”期间以来从无到有，得到了快速发展[2]。

本文以国家知识产权局中国专利数据库为数据源，应用知识产权出版社专利信息分析系统，对截止2010年底我国国家知识产权局公开（公告）的纳米陶瓷领域发明、实用新型和外观设计专利信息进行系统的检索、统计与分析，力求全面、详细地了解我国纳米陶瓷技术发展概况，掌握纳米陶瓷研发动态，促进我国纳米陶瓷产业的健康发展。

1 纳米陶瓷专利申请总体趋势分析

1985年到2010年，纳米陶瓷专利申请的总体发展趋势见图1。

图1中实线是按申请年的专利申请趋势，虚线是按公开年的专利公开趋势。从图1可以看出，1985年～1996年，纳米陶瓷专利申请从无到少数几件，从1997年开始呈现出一个非常完美的上升通道，尤其是2001年以来，上升幅度越来越大。从曲线上看出，2010年的申请量有所减少，是因为发明专利申请一般要18个月后才公开，实用新型和外观设计也需要一定的审理公告时间（一般为半年以上），近几年（尤其是2010年）的专利申请很多到2010年底尚未公开或公告，造成实线显示2010年的申请量比实际申请量少很多，实际上该年的专利申请量应该是增加的，这可以从虚线专利公开趋势中得到旁证，虚线显示2010年专利公开的数量是急剧增加的。

从检索结果可以看出，纳米陶瓷领域总共申请了4255件专利。其中，1985～2000年的前16年共申请专利172件，2001～2010年的10年共有专利申请（还不包括近几年申请尚未公开的专利）4083件，为前16年专利申请量的23.74倍。说明国家在纳米陶瓷领域对知识产权的日益重视、各省、市知识产权局的宣传与管理工作和激励政策取得了积极的成效，企业和个人的专利意识明显提高，专利申请数量出现了可喜的增长。

2 纳米陶瓷领域专利申请人分析

专利申请人是指就一项发明创造向专利局申请专利的人，可为个人，也可是单位。图2是纳米陶瓷专利申请人前20位分布图。

从图2可以看出，1985年到2010年，纳米陶瓷专利申请人排名前20位的专利申请总量达1205件，占中国纳米陶瓷专利申请总量的28.4%。前20位申请人中，全是高校和科研院所。拓展分析范围得知，企业中排名最靠前的中国石油化工股份有限公司也仅仅位居第23位，前50名中也仅有这一家企业。可见，相比高校与科研院所，企业纳米陶瓷技术的创新能力还明显偏弱，有待提高。

图2同时显示，纳米陶瓷专利申请总量排名前3位申请人分别是浙江大学、清华大学和中国科学院上海硅酸盐研究所，他们申请的专利数均达100项以上。根据专利的综合分析，得知他们专利申请活动年限也很久。早在上世纪九十年代，他们就开始涉足纳米陶瓷领域的技术创新与专利申请，其中浙江大学14年，清华大学14年，中国科学院上海硅酸盐研究所12年，说明这几个单位长期以来，一直比较注重技术创新与专利申请。其次，排名靠前的大多是一些综合类院校和老牌化工院校，这也和这些学校在纳米陶瓷领域师资力量、品牌专业、科研学术水平密切相关。浙江大学、清华大学和上海大学的发明人数均在200人以上，除显示这些单位较大、人数较多外，也说明他们拥有一个人员众多的纳米陶瓷创新团队。

3 专利申请区域分析

专利具有的独特性使其可以从产出和投入两个角度来衡量区域科技发展程度。从产出的角度看，专利数量是区域技术创新能力的反映，也是科技活动效率和整体发展水平的标志；从投入的角度看，专利数又反映了区域科技政策的效果和经济发展中研发经费的投入、引进资金技术等活动的效率[3]。因此，从纳米陶瓷专利申请的区域分布情况，可以大致反映出这些地区的经济发展、科研创新的相对水平。表1为纳米陶瓷专利申请的国省分布情况。

从表1可以统计出，国内（含港澳台）纳米陶瓷专利申请量达3887件，占总数的91.35%，国外纳米陶瓷专利申请368件，占8.65%，说明国外（尤其是美国、德国、韩国和日本）越来越重视中国的纳米陶瓷领域科技发展，想凭借自己的专利，在纳米陶瓷领域占据一席之地。在国内专利申请中，北京634件，占国省专利申请总量的14.90%。接下来依次为上海603件，占14.17%；广东264件、江苏262件和浙江258件，分别占专利申请总量的6.20%、6.16%和6.06%。其他几个省份均在200件以下，依次为湖北179件，辽宁176件，山东169件，陕西138件，天津130件，安徽112件，黑龙江111件，四川110件，吉林103件，湖南94件，等等。这种分布状况与各省市的大小和有无规模较大、数量较多的纳米陶瓷相关企事业单位有一定的关系，各个省市的专利申请情况，也基本可以体现各地的经济发展状况。从申请量绝对数的空间分布来看，各省区的专利数量分布很不均衡，区域差异非常明显，沿海地区具有显著优势，排名前10位的省市除湖北、陕西以外全部位于沿海地区，总体上呈现由东部向中西部递减的阶梯状分布特征，这与我国区域经济发展的空间格局基本一致。同时，由于纳米陶瓷专利申请人大都为高校与科研院所，从区域分布也可看出各个省份的高校与科研院所在化工、陶瓷材料方面的科研实力。

表1 纳米陶瓷专利申请国省分布一览表Tab.1 Distribution of nano-ceramic patent applications by provinces and countries

表2 纳米陶瓷专利申请的法律状态分布情况表Tab.2 Distribution of nano-ceramic patent applications by legal status

4 法律状态分析

专利的保护具有时间性，专利权不可能永远有效。专利失效的原因，包括专利权的终止（未缴年费或专利权有效期届满）、发明专利申请后被驳回、专利权的视为放弃、发明专利申请公布后的撤回、专利权的主动放弃等[4]。专利的法律状态可以汇总为公开、授权和无效3种。表2为纳米陶瓷专利申请的法律状态分布情况。

如表2所示，截止2010年底，纳米陶瓷的专利申请中，处于授权状态的1545件，占36.3%；仍在公开状态的发明专利申请1387件，占32.6%；由于各种原因无效的专利1323件，占31.1%。发明专利与实用新型专利法律状态情况具体为，发明专利申请处于授权状态的1347件，占34.6%；仍在公开状态1380件，占35.4%；由于各种原因无效的专利1166件，占30%。实用新型专利申请中处于授权状态的198件，占54.6%；由于各种原因无效的专利164件，占45.4%。

从纳米陶瓷专利申请法律状态分布表可以看出，截止2010年底，超过三成的专利，尤其是占主体的发明专利有30%处于失效状态，实用新型专利失效率达到45.4%；而目前仍有效的发明专利与实用新型专利分别只有34.6%和54.6%。一方面，说明我国对纳米陶瓷技术保护只重申请，缺乏对纳米陶瓷相关专利技术的长期关注与良好把握，因种种原因使之失效，失去继续拥有此项专利的权利；另一方面，也说明我国部分纳米陶瓷专利技术水平还较低，无必要进行长期保护。

5 IPC分析

（1）IPC前10个大类专利申请排名

图3是纳米陶瓷专利申请在IPC前10个大类的分布情况，表3为IPC前10个大类的分类解释。

由图3和表3可知，1985年到2010年国家知识产权局公开（公告）的纳米陶瓷专利申请分布最多的大类号是C01（无机化学），925件；其次是C04（水泥；混凝土；人造石；陶瓷；耐火材料），878件；H01，274件；B01,274件；C09,270件；C08,166件；A61,154件；C23,151件；G01,127件；C25,80件。可见，从IPC大类分布来看，纳米陶瓷专利申请主要分布在化学性能、陶瓷制品、基本电气元件、涂料与黏合剂等方面。

（2）IPC前10个小类专利申请排名

下面对纳米陶瓷专利申请件数排名前10位的小类进行分析。纳米陶瓷专利申请在IPC前10个小类的分布情况见图4。

表3 纳米陶瓷专利申请前10个IPC大类解释Tab.3 Descriptions of the first 10 major IPC classifications for nano-ceramic patent applications

表4 纳米陶瓷专利申请前10个IPC小类解释Tab.4 Descriptions of the first 10 minor IPC classifications for nano-ceramic patent applications

图4显示，纳米陶瓷专利申请分布最多的IPC小类号是C 04 B,878件；接下来是C 01 B,457件；C 01 G,292件；B 01 J,212件；C 01 F,175件；C 23 C,144件；G 01 N,102件；C 09 C,97件；C 09 D,91件；C 08 L,87件。前10个IPC小类的分类解释见表4。

由图4和表4可知，从IPC小类分布来看，纳米陶瓷专利申请主要集中在陶瓷制品、非金属元素、金属化合物、废水处理、镀覆与表面处理等方面。

6 纳米陶瓷的发展方向

从专利的技术内容分析中，可以总结归纳出纳米陶瓷及其技术的发展方向如下:

室温超塑性和高韧性是纳米陶瓷极具吸引力的潜在性能，也是纳米陶瓷最具应用前景的几个方面。前者将使得陶瓷在保留其耐化学腐蚀、耐高温高压等优良性能的前提下，有可能像其它材料一样进行锻造、挤压、拉拔、弯曲等特种加工，不需磨削，直接制备精密尺寸的零件；后者则可能彻底改变陶瓷材料是“易碎品”的一般看法，并拓宽其应用领域。

同时，纳米陶瓷已实现在比普通陶瓷低几百度的温度下完全烧结，不少已在1000℃以下成功致密化，而且还有继续较大幅度降低温度的趋势。这样不仅可以节省大量宝贵的能源，同时也有利于环境的净化和减少co2的排放。因此，利用纳米陶瓷技术改造传统陶瓷工业，将有可能引起陶瓷工业的另一场革命。此外，利用纳米陶瓷低温可烧结的特性，也可将陶瓷材料进行连接，有人就利用纳米ZrO2(3 Y）粉体将普通的Y-T Z P陶瓷连接在一起。纳米陶瓷连接可保证连接层与陶瓷基本的组分相同，从而使陶瓷材料的物理化学性能甚至机械性能都保持一致。可以预见，这种基于低温可烧结特性的纳米陶瓷的应用将越来越广泛。

除以上基于结构性能方面的应用外，纳米陶瓷在功能方面也有重要应用。陶瓷材料的光、电、声、磁等性能就常常与其晶界相有很大关系。由于纳米陶瓷的晶粒小，单位体积中晶界相的比例远远高于普通的粗晶粒陶瓷，晶界相的组成也可能与普通粗晶粒陶瓷有极大不同，因而有可能给陶瓷的性能带来很多意想不到的变化和特性，纳米氧化锌陶瓷的非线性伏安特性已经初步证明了这一点。

随着人们研究的深入，纳米陶瓷新技术的不断研发，将有更多的优异性能被发现，纳米陶瓷新产品必将获得更加广泛的应用。

7 结束语

根据世界知识产权组织（WIPO）的统计，有效运用专利信息，可缩短研发时间60%，节省研发费用40%[5]；全世界90%以上的发明创造信息都是首先通过专利文献反映出来的，而其中的80%以上未出现在其它技术文献中。

对我国纳米陶瓷专利申请情况进行系统的统计分析，揭示其中的管理信息、技术信息与法律、经济信息，将有助于及时全面地掌握我国纳米陶瓷专利申请和授权的分布情况以及技术发展趋势，对于各级管理部门、企业、高校与科研院所积极参与制定相关政策措施，促进我国纳米陶瓷领域科技创新，对纳米陶瓷领域知识产权保护与开发，具有积极的参考价值和重要的现实意义。

1 江惠民,占俐琳,张顺如.纳米技术及其在新材料领域中的应用与展望.中国陶瓷,2003（6）:49～51

2 张全勤,张继文.纳米技术新进展.北京:国防工业出版社,2005

3 范丽娜.中国内地专利的空间分布及其影响因素分析.北京师范大学学报（社会科学版）,2005(2):138-145.

4 郭颖,朱东华,苏源等.纳米技术专利的法律状态信息分析.科学学研究,2009,27(3):368～373

5 赵亚娟,董瑜,朱相丽.专利分析及其在情报研究中的应用.图书情报工作,2006(5):19～22