朱 佳，李 嬌，劉 悅，楊偉超，李 珊

(國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心，北京 100083)

電場和磁場的交互變化會產(chǎn)生電磁波，電磁波向空中發(fā)射或泄漏的現(xiàn)象叫電磁輻射，過量的電磁輻射就造成了電磁污染。隨著電子、電器產(chǎn)品進(jìn)入千家萬戶，電磁輻射給人們帶來的電磁波污染，已成為繼空氣污染、水污染和噪聲污染之后的第四大污染。電磁輻射對人體的危害是多方面的，女性和兒童尤其容易受到傷害，可能致使女性畸胎，嚴(yán)重的會導(dǎo)致基因突變，使后代低智弱智；電磁輻射可能導(dǎo)致免疫功能低下，嬰兒出生后體質(zhì)弱，抵抗力差。兒童生理機(jī)能不健全，對電磁輻射較成人更敏感，可使腦組織、骨骼發(fā)育受到影響，免疫力下降，嚴(yán)重的可導(dǎo)致白血病[1]。此外，電磁波輻射還可影響電子設(shè)備和儀器儀表的正常工作，造成信息失真、控制失靈，甚至火車、導(dǎo)彈或人造衛(wèi)星失控等嚴(yán)重后果。因此，電磁屏蔽材料的開發(fā)研究及應(yīng)用變的尤為重要和迫切[2-3]。

電磁屏蔽是電磁干擾防護(hù)控制的最基本方法之一，是利用屏蔽材料隔阻或衰減電磁輻射場源產(chǎn)生的電磁能流，使其不能進(jìn)入被屏蔽區(qū)域。常用的電磁屏蔽材料包括表層導(dǎo)電型屏蔽材料[4]、填充復(fù)合型電磁屏蔽材料[5]、本征型導(dǎo)電高分子、導(dǎo)電織物和透明導(dǎo)電薄膜。

1 電磁屏蔽材料的專利分析

1.1 數(shù)據(jù)采集范圍及檢索方法

本專利分析數(shù)據(jù)庫采用專利檢索與服務(wù)系統(tǒng)的CNABS 和DWPI，檢索截止時(shí)間為2013 年8月15 日。數(shù)據(jù)庫使用的分類號如下：

IPC：A41D，D06M，C09D，C08K，C08G，C08F，C08L。

FT：3B03，3B011，3B019，4L031，4L032，4L033，4J037，4J038，4J039。

檢索用關(guān)鍵詞包括電磁，屏蔽，吸波、electromagnetic，shield，absorb 等。

1.2 國內(nèi)專利申請數(shù)據(jù)分析

1.2.1 申請研究方向分析

根據(jù)相關(guān)度及分類號出現(xiàn)頻率的高低，選出C08L、C08G、C08J、C08K、C09D、D06M、A41D 等出現(xiàn)頻率較高的分類號，根據(jù)其下申請量得到圖1所示國內(nèi)專利申請主要分類號分布。

由于電磁屏蔽材料主要由高分子基體和/或功能填料組成，而在C08L、C08G、C08J 分類下，主要是導(dǎo)電或非導(dǎo)電高分子基體，這是構(gòu)成電磁屏蔽材料必不可少的組份，因此上述分類號下的申請總量（共2563 件）占總申請量的30%也是必然的。C08K 下的研究方向是填充復(fù)合型電磁屏蔽材料，其下申請量居第二位（1399 件），可見其是當(dāng)下研究中的熱點(diǎn)方向。而電磁屏蔽材料的應(yīng)用主要集中在涂料（C09D）、纖維植物處理（D06M）、防護(hù)服（A41D）等領(lǐng)域。通過專利申請的分類號統(tǒng)計(jì)分析，可以較為準(zhǔn)確的得出電磁屏蔽材料及其應(yīng)用的主要研究方向和技術(shù)熱點(diǎn)，為企業(yè)及科研機(jī)構(gòu)今后在本領(lǐng)域的研發(fā)重點(diǎn)和方向選擇提供了依據(jù)。

圖1 國內(nèi)專利申請主要分類號分布

1.2.2 申請人類型統(tǒng)計(jì)

圖2 專利申請國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)與國內(nèi)/外公司占有比例分析

中國作為最大的目標(biāo)市場，申請總量位居世界第三，其中有74%的技術(shù)來自國內(nèi)，26%的技術(shù)來自國外。專利申請輸入中國的其他國家和地區(qū)僅包括日本、美國、德國。國外來華的申請，基本被美國、日本壟斷，美國申請占專利申請總量的6%，日本申請占18%，除此以外僅有德國申請占2%。可見日本、美國、中國是電磁屏蔽材料領(lǐng)域的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用和市場主導(dǎo)國，日本、美國又各自呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。美國有3 家企業(yè)專利進(jìn)入中國，其申請量共22 件。而日本則申請企業(yè)多，在進(jìn)入中國申請的13 家外國企業(yè)中，有9 家日本企業(yè)，占據(jù)69.23%。其中申請量最大的日本公司是第一毛織株式會社，在華申請量為10 件，第二為3M 創(chuàng)新有限公司，在華申請量為9 件，其它企業(yè)的在華申請量集中在5～8 件，可見日本企業(yè)在電磁屏蔽材料領(lǐng)域的發(fā)展較為均衡，企業(yè)間發(fā)展差距不明顯，且形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，可以有效避免技術(shù)壟斷，有利于形成良性競爭。同時(shí)目前在中國的專利布局量相對不高，因此我國企業(yè)在中國面臨的專業(yè)風(fēng)險(xiǎn)低于在海外市場的專利風(fēng)險(xiǎn)，我國企業(yè)可以抓住機(jī)會在國內(nèi)積極開展業(yè)務(wù)，占領(lǐng)市場。

1.2.3 主要申請人

圖3 國內(nèi)主要申請人

國內(nèi)申請中申請量排名前12 位的主要申請人中有10 所國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)，其余2 家為外國公司。這也進(jìn)一步印證了在電磁屏蔽材料領(lǐng)域中，國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)與外國公司基本主導(dǎo)著研發(fā)。排名前三位的申請人分別為：南昌航空大學(xué)、東華大學(xué)、揚(yáng)州大學(xué)。其中南昌航空大學(xué)的專利申請主要研究方向?yàn)殡姶牌帘尾牧显谕苛现小㈦[身材料的應(yīng)用，東華大學(xué)的專利申請主要研究方向?yàn)殡姶牌帘尾牧显诳椢镏械膽?yīng)用，揚(yáng)州大學(xué)的專利申請主要研究方向?yàn)榫酆衔?石墨納米材料的制備和應(yīng)用，這也代表了電磁屏蔽材料的主要研究方向。

1.2.3.1 南昌航空大學(xué)

南昌航空大學(xué)主要采用原位聚合的方法將稀土與鐵氧體、碳納米管與高分子導(dǎo)電材料復(fù)合進(jìn)行制備電磁屏蔽粉體，這種方法制備的粉體集合了三種不同性能的電磁屏蔽材料，電磁屏蔽性能優(yōu)良。

南昌航空大學(xué)于2010 年12 月申請關(guān)于電磁屏蔽的第一篇專利，截止2013 年8 月份，申請量已經(jīng)達(dá)到31 篇，位居國內(nèi)榜首。反映了南昌航空大學(xué)在電磁屏蔽領(lǐng)域的科研能力快速發(fā)展。第一篇專利CN102010577A 主要研究為一種稀土摻雜鐵氧體/聚噻吩/碳納米管的微波吸收劑，主要原料為鋇、鐵、釹和鑭硝酸鹽，以及噻吩單體和碳納米管。隨后專利CN102167821A 主要研究的內(nèi)容為一種鑭摻雜鋇鐵氧體-聚苯胺復(fù)合材料制備微波吸收劑，主要原料為鋇、鐵、鑭的硝酸鹽以及苯胺單體。上述兩篇專利都采用溶膠凝膠-自蔓延法制備稀土摻雜的鐵氧體，然后采用原位化學(xué)氧化法制備復(fù)合物。其達(dá)到的效果是克服單一鐵氧體吸波材料存在的“厚度厚、質(zhì)量重、頻帶窄、吸收弱”等問題，滿足吸波涂層“薄、輕、寬、強(qiáng)”的要求，是一種理想的高性能微波吸收劑。

隨后申請人對于稀土摻雜鐵氧體進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，例如專利 CN102532893A、CN102634016A 和CN102634016A 分別研究了摻雜鑭、摻雜釹和摻雜鑭釹的吸波材料，其吸波性能良好，在傳感技術(shù)、非線性光學(xué)材料、分子電器件、電磁屏蔽和雷達(dá)吸收等方面具有廣闊的應(yīng)用前景，滿足了吸波材料“薄、輕、寬、強(qiáng)”的要求。

在注重材料“輕、薄”的同時(shí)，申請人主用提高導(dǎo)電劑的導(dǎo)電性和吸波型。例如專利CN102585497A 將高氯酸摻雜聚苯胺/羰基鐵粉復(fù)合吸波材料，該復(fù)合材料在4～18 GHz 的范圍內(nèi)有-8 dB 以上的反射率，具有吸波性能強(qiáng)，吸收頻帶寬，質(zhì)輕層薄等特點(diǎn)；專利CN102585217A 由縮聯(lián)苯胺對苯醌聚席夫堿金屬配合物制成的導(dǎo)電材料，產(chǎn)物在室溫下的電導(dǎo)率高達(dá)62.5 S/cm；專利CN102532536A 由縮對苯二胺對苯醌聚席夫堿金屬配合物制成的導(dǎo)電材料，產(chǎn)物在室溫下的電導(dǎo)率高達(dá)250 S/cm。

隨后申請人采用修飾的方法制備復(fù)合材料，提高材料的分散性。專利CN102924738A、CN102924714A 和CN102924717A 分別采用水楊酸、SDBS、DBSA 對于粉體進(jìn)行修飾，制備復(fù)合材料電磁性能優(yōu)異，綜合性能良好，在微波暗室、電磁屏蔽、人體安全防護(hù)、國防隱身等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

1.2.3.2 東華大學(xué)

東華大學(xué)研究的重點(diǎn)在于電磁屏蔽服裝領(lǐng)域，主要集中在金屬單體、碳質(zhì)材料等電磁屏蔽材料，并且采用不同的制備方法得到不同性能的電磁屏蔽材料。

東華大學(xué)涉足電磁屏蔽材料較早，其中第一篇專利CN1569939A 研究了一種碳納米管導(dǎo)電纖維及其制備方法，將碳納米管分散于水中，然后將碳納米管水溶液與熱塑性聚合物混合、干燥、造粒，最后將紡絲制成所述的導(dǎo)電纖維，導(dǎo)電纖維的導(dǎo)電率最高可達(dá)2×10-2S/cm。隨后專利CN1587494A 研究了在基材纖維表面上鍍覆有金屬銅、鎳，形成銅、鎳復(fù)合金屬導(dǎo)電膜，可將20 MHz～1 GHz 的電磁輻射衰減到平均75 dB，且手感柔軟、透氣性好，廣泛用于導(dǎo)電機(jī)織布、導(dǎo)電無紡布、導(dǎo)電編織布、屏蔽襯墊等方面。申請人改進(jìn)沉劑方法，專利CN1970882A 研究了采用磁控濺射的方法將金屬鋁、銀、鐵、鎳、鉻、金、鉑或鎂中的一種或幾種或?yàn)槠溲趸镏械囊环N或幾種鍍在纖維織物上，屏蔽率最高可達(dá)98%（輻射頻率30 MHz），洗滌20 次后屏蔽率仍為97%。

對于電磁屏蔽材料，其中單質(zhì)銀性能優(yōu)良，專利CN102505493A 研究了一種經(jīng)由含氮導(dǎo)電高分子鍍銀織物的制備方法，獲得的織物表面方阻為22～28 mΩ/sq，電磁屏蔽效能達(dá)60 dB 以上，織物的導(dǎo)電性和電磁屏蔽性能優(yōu)良，且保留了織物原有的特性，手感柔軟，且耐摩擦和耐洗性能優(yōu)良。

對于材料碳納米管作為電磁屏蔽材料申請人進(jìn)行了深入的研究，專利CN101864015A 研究了一種以離子液體為溶劑制備聚丙烯腈/碳納米管復(fù)合材料的方法，得到的聚丙烯腈/碳納米管復(fù)合材料，電導(dǎo)率為可達(dá)10-8～10-2S/cm。專 利CN102199871A 研究了三元同軸復(fù)合導(dǎo)電纖維及其制備方法，制備的導(dǎo)電復(fù)合纖維導(dǎo)電效果好、彈性高、手感柔軟。專利CN102345196A 研究了一種碳長絲包芯紗的電磁屏蔽編織物，得到具有不同的電磁屏蔽性或不同區(qū)域電磁屏蔽性和集碳長絲包芯紗彎曲排列與伸直排列電磁屏蔽優(yōu)點(diǎn)的編織物。

專利CN101403189A 中申請人采用自組裝的方法制備導(dǎo)電高分子導(dǎo)電織物，獲得的聚苯胺/純棉復(fù)合導(dǎo)電織物，電導(dǎo)率可達(dá)10-4～10-3S/cm，復(fù)合織物的強(qiáng)力變化不大，且具有良好的阻燃性、拒水性、抗菌性、抗靜電和電磁屏蔽的特點(diǎn)。

1.2.3.3 揚(yáng)州大學(xué)

申請人主要對于高分子導(dǎo)電材料以及碳系導(dǎo)電材料進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，主要成果包括：

專利CN1958852A 研究了過渡金屬摻雜的聚苯胺納米粒子的電化學(xué)合成方法，在CN1958853A 中研究了高pH 下電活性本征態(tài)聚苯胺的電化學(xué)合成方法；CN1935873A 中研究了離子液體中La 摻雜聚鄰甲苯胺的化學(xué)合成方法。其中專利CN1814652A 研究了在高pH 下具有電化學(xué)活性的聚苯胺及其制備方法，合成的聚苯胺的導(dǎo)電性能優(yōu)良，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

除了合成導(dǎo)電高分子之外，申請人還將樹脂與石墨復(fù)合制備導(dǎo)電材料，其中專利CN1903938A 研究了聚酯/石墨納米導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法，獲得的復(fù)合材料具有較好的抗靜電性。而專利CN101875758A 公開了一種聚酯/納米膨脹石墨/碳纖維高強(qiáng)導(dǎo)電復(fù)合材料及其制備方法，制得的復(fù)合材料中碳纖維和膨脹石墨含量較少，體系的體積電導(dǎo)率可達(dá)10-2m，體系的力學(xué)性能優(yōu)異，拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到66.48 MPa，彎曲強(qiáng)度達(dá)到153.81 MPa，沖擊強(qiáng)度為19.23 kJ/m2。

2 結(jié)論

從以上數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以看出，我國申請數(shù)量排名前12 位的主要申請人中有10 所國內(nèi)科研機(jī)構(gòu)，國內(nèi)企業(yè)申請量僅占5%。而國外申請人中公司占據(jù)了較大比例，以日本為例，前10 位的申請人均為企業(yè)，包括昭和電工、三菱等知名企業(yè)，說明我國電磁屏蔽材料的產(chǎn)業(yè)化和市場化水平較低，科研成果不能較快應(yīng)用于生產(chǎn)，推廣性較差。此外，我國電磁屏蔽材料的起步較晚，開展時(shí)間的落后導(dǎo)致了基礎(chǔ)研究上的差距。雖然美國、日本等發(fā)達(dá)國家的申請人在我國的專利申請總量不大，但是專利布局較早，PCT 申請量也很大，并且占領(lǐng)了該領(lǐng)域的技術(shù)制高點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)的電磁屏蔽材料領(lǐng)域及相關(guān)行業(yè)形成了相對穩(wěn)定的壟斷局面，筑成了牢固的專利壁壘，大大地限制了國內(nèi)申請人自主研發(fā)的空間。導(dǎo)致國內(nèi)申請人的研究方向被壓縮在對現(xiàn)有技術(shù)的修補(bǔ)和改進(jìn)。

在未來的發(fā)展中，國內(nèi)申請人如想在該領(lǐng)域獲得更多成果，需要加強(qiáng)對已有專利信息的利用，比如加強(qiáng)對國外專利申請的整理和研究，關(guān)注國外申請人最新的研究動向。此外，根據(jù)國內(nèi)申請人相對較為分散的特點(diǎn)，加強(qiáng)國內(nèi)公司、科研院所和大專院校之間的交流與合作。這樣既有利于發(fā)揮科研院所和大專院校研發(fā)實(shí)力強(qiáng)的特點(diǎn)，進(jìn)一步增強(qiáng)企業(yè)技術(shù)研發(fā)實(shí)力，又有利于專利成果的轉(zhuǎn)化。

目前很多企業(yè)較多的關(guān)注國內(nèi)市場，即使研發(fā)出了核心技術(shù)，也只會考慮在國內(nèi)尋求保護(hù)而忽略了對外專利申請力度。但是如果該技術(shù)或產(chǎn)品一旦要進(jìn)入國外市場，由于沒有專利進(jìn)行保護(hù)，其產(chǎn)品的市場競爭力會大大的削弱，甚至?xí)斐捎捎谇謾?quán)而無法進(jìn)入具體國家的情況。因此國內(nèi)企業(yè)同樣應(yīng)該注重加大對外專利申請的力度，提高PCT 或同族專利的申請數(shù)量。另外，還需要加大知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，有利于企業(yè)、社會和國家。

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