李旻珺

（南京理工大學(xué)，江蘇 南京 210094）

0 引言

石墨烯是由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜［1］，僅有一個原子層厚，卻具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)和電學(xué)性能［2-3］，被認(rèn)為是21 世紀(jì)的新型材料之王，在全球范圍內(nèi)受到了廣泛關(guān)注。美國、歐盟和日韓等多個國家和地區(qū)都實施相關(guān)政策和計劃來推動石墨烯技術(shù)的研究。中國石墨烯研究雖起步較晚，但發(fā)展迅猛，展現(xiàn)出巨大潛力。2015年，國家發(fā)展和改革委員會、工業(yè)和信息化部、科技部等三部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快石墨烯產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的若干意見》，明確表示將致力于提高石墨烯材料生產(chǎn)的集中度，推動石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大；2021 年，工業(yè)和信息化部印發(fā)《工業(yè)和信息化標(biāo)準(zhǔn)工作要點》提出要開展制定石墨烯等新材料標(biāo)準(zhǔn)；2021年底，工業(yè)和信息化部、科技部、自然資源部等三部門聯(lián)合發(fā)布《“十四五”原材料工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，以石墨烯為代表的新材料被納入規(guī)劃。

隨著對石墨烯技術(shù)研究的日益深入，全球石墨烯相關(guān)技術(shù)專利申請數(shù)量增長迅速。盡管已經(jīng)有學(xué)者對石墨烯專利進(jìn)行了分析研究［4］，但相關(guān)研究的數(shù)據(jù)陳舊，不能客觀真實地反映最新的產(chǎn)業(yè)狀態(tài)。因此，本研究使用專利數(shù)據(jù)可視化方法，對全球石墨烯相關(guān)專利的申請趨勢、申請地區(qū)分布、主要申請人、法律狀態(tài)等進(jìn)行統(tǒng)計和分析，以期更準(zhǔn)確地了解當(dāng)前石墨烯技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r和未來趨勢，為中國石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供借鑒。

1 專利研究方法

1.1 專利數(shù)據(jù)來源

本研究以Patsnap（智慧芽）專利數(shù)據(jù)庫作為檢索工具，Patsnap 收錄的中國專利數(shù)據(jù)來源于國家知識產(chǎn)權(quán)局專利原文，外國專利數(shù)據(jù)來源于美國、日本、德國、英國、韓國、瑞士等上百個國家專利著錄信息。

1.2 檢索策略

本研究采用分總式檢索策略，即采用關(guān)鍵詞結(jié)合IPC 分類號相結(jié)合的方式對2004—2022 年石墨烯相關(guān)的專利數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，檢索時間截至2023年6月7日。由于專利從申請到公開再到被數(shù)據(jù)庫收錄存在一定的時間延遲,故2022年后的數(shù)據(jù)僅供參考。

2 石墨烯技術(shù)專利分析

2.1 專利申請趨勢

專利數(shù)量是技術(shù)產(chǎn)出的直接反映，通過統(tǒng)計全球石墨烯專利申請數(shù)量和增長率，可以了解該技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢，為后期研發(fā)和市場決策提供參考。全球石墨烯專利的申請趨勢如圖1 所示。2004—2022年，全球關(guān)于石墨烯相關(guān)專利的申請數(shù)量共計225 577 件。由圖1 可知，石墨烯相關(guān)專利申請最早出現(xiàn)在2004 年，當(dāng)時石墨烯相關(guān)專利的發(fā)展還是處于較低水平的萌芽狀態(tài)，呈現(xiàn)低產(chǎn)態(tài)勢。2010 年，石墨烯專利申請數(shù)量迎來高速增長期，每年都幾乎保持上千件的增長幅度，可見從2010年開始石墨烯相關(guān)研究快速發(fā)展，進(jìn)入該技術(shù)研究的黃金時期，專利申請數(shù)量連年攀升。從2018年開始，石墨烯專利申請數(shù)量增速明顯放緩。2018—2022 年間石墨烯專利申請數(shù)量出現(xiàn)兩次輕微下降，這可能與專利申請公開時間的滯后有關(guān)，大部分專利申請還處于未公開和未收錄的狀態(tài)，但從數(shù)據(jù)變化的整體趨勢來看，石墨烯專利申請量總體呈現(xiàn)上升態(tài)勢。

圖1 全球石墨烯專利申請趨勢

2.2 專利地域分布

全球石墨烯專利地域分布情況如圖2 所示，現(xiàn)階段就專利申請數(shù)量而言，中國石墨烯專利申請數(shù)量排名第一，其次是美國，這兩個國家是石墨烯專利申請最多的區(qū)域，是石墨烯技術(shù)專利布局的重地。來自這兩個國家的申請人提出的專利申請總量占全球石墨烯專利總申請量的80%以上，遙遙領(lǐng)先于其他國家。此外，世界知識產(chǎn)權(quán)組織、歐洲專利局、韓國、德國、印度和日本也是主要的專利申請國。專利數(shù)量排名靠前的國家大都為世界上經(jīng)濟(jì)較為活躍的國家和地區(qū)。

圖2 全球石墨烯專利地域分布

2.3 專利申請人排名

全球石墨烯專利申請人排名如圖3 所示。全球生物醫(yī)藥專利申請量排名第一的是韓國的三星電子公司，專利申請量為1 678 件；其次是清華大學(xué)、浙江大學(xué)、日本的半導(dǎo)體能源研究所和華南理工大學(xué)等，其專利申請量分別為1 400 件、1 244 件、1 196 件和1 051 件?？傮w來看，全球石墨烯專利申請人前10位中，中國主體占8席，占據(jù)主導(dǎo)地位，反映出中國高校和企業(yè)均認(rèn)識到石墨烯的巨大市場潛力，在積極開展研究的同時通過大量申請專利保護(hù)來搶占市場份額。值得注意的是，中國的石墨烯專利申請大部分都來自高校，僅有25%來自企業(yè)，中國企業(yè)的專利布局亟待提高。

圖3 全球石墨烯專利申請人排名

2.4 專利法律狀態(tài)

全球石墨烯專利法律狀態(tài)如圖4所示?？梢钥闯?，處于授權(quán)狀態(tài)的專利12 1075件，占比43%；處于實質(zhì)審查階段的專利59 826件，占比21%；撤回的專利30 044件，占比11%；駁回的專利29 229 件，占比10%。從專利的總體法律狀態(tài)上看，處于授權(quán)保護(hù)狀態(tài)中的石墨烯專利不足50%，從側(cè)面反映出全球石墨烯專利的質(zhì)量還有待提高。

圖4 全球石墨烯專利法律狀態(tài)(單位：件)

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

基于對2004—2023 年石墨烯相關(guān)專利的分析，該技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展?fàn)顩r的主要結(jié)論如下。

①從專利申請趨勢分析來看，石墨烯相關(guān)專利的申請數(shù)量總體上呈現(xiàn)逐年增長的態(tài)勢，尤其是從2010年開始石墨烯相關(guān)研究高速發(fā)展，進(jìn)入技術(shù)發(fā)展的黃金時期，專利申請數(shù)量連年攀升。

②從專利申請地域分布分析來看，中國排名第一，體現(xiàn)出中國對石墨烯技術(shù)的重視。其次是美國，中美兩國是石墨烯專利的主要布局地域。排名靠前的國家都是世界上經(jīng)濟(jì)較為活躍的國家和地區(qū)。

③從專利申請人排名分析來看，中國在前10名專利申請人中占8席，占據(jù)主導(dǎo)地位，但其中6名為高校，企業(yè)僅占2 名，可見企業(yè)的技術(shù)研發(fā)能力和專利布局能力有待提高。

④從專利法律狀態(tài)分析來看，處于授權(quán)保護(hù)狀態(tài)中的石墨烯專利占比不足50%，專利質(zhì)量亟待提高。

3.2 建議

3.2.1 優(yōu)化產(chǎn)業(yè)環(huán)境，培育高價值專利。優(yōu)良的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境是優(yōu)質(zhì)企業(yè)和優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)的必要條件。當(dāng)今的市場環(huán)境日趨復(fù)雜，產(chǎn)業(yè)間的競爭摩擦不可避免，為實現(xiàn)石墨烯行業(yè)的可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，各企業(yè)之間應(yīng)當(dāng)加強合作意識，構(gòu)建良好的競爭合作關(guān)系，凝聚研發(fā)資源和力量，努力完成技術(shù)升級，提升整個行業(yè)的技術(shù)含量和市場競爭力，形成龍頭企業(yè)帶頭、大中小企業(yè)協(xié)同發(fā)展的新格局。避免出現(xiàn)資源過度內(nèi)耗、產(chǎn)品嚴(yán)重同質(zhì)化等惡性競爭現(xiàn)象，共同創(chuàng)建健康和諧的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境。與此同時，企業(yè)還需注重核心技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，增加科研資金投入，培養(yǎng)專業(yè)的技術(shù)人才隊伍，以提升專利質(zhì)量，突破研發(fā)壁壘。企業(yè)應(yīng)充分聚焦石墨烯產(chǎn)品的研發(fā)方向及領(lǐng)域，在研發(fā)前做好評估工作，以市場需求為導(dǎo)向，加大石墨烯在高端產(chǎn)品如生物傳感器、電子信息和催化等應(yīng)用領(lǐng)域的研發(fā)力度，使科研成果真正能符合產(chǎn)業(yè)和市場生產(chǎn)的實際需求，讓高價值專利在市場競爭中發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

3.2.2 深化產(chǎn)學(xué)研合作，促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化?，F(xiàn)階段中國專利申請人多集中于高校，企業(yè)在研發(fā)和專利申請上則較為落后。當(dāng)前企業(yè)大多存在技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新能力弱、專利申請少和專利質(zhì)量不高等問題，致使市場上成熟的石墨烯產(chǎn)品較少。而高校院所擁有豐富的專業(yè)人才，技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新能力較強，但是其研發(fā)的石墨烯材料仍處于實驗室階段，沒有實際應(yīng)用到市場，未能對中國石墨烯產(chǎn)業(yè)形成助推作用。因此，可以采取產(chǎn)學(xué)研合作研究的模式，充分發(fā)揮高校院所科研創(chuàng)新能力強和企業(yè)市場敏感性高的優(yōu)勢，加強企業(yè)與高校及科研機(jī)構(gòu)之間的合作交流，使高校和研究機(jī)構(gòu)及時掌握市場動態(tài)，把握新興領(lǐng)域和研究熱點，以便有針對性地調(diào)整技術(shù)研究方向，促進(jìn)石墨烯相關(guān)科技成果向企業(yè)轉(zhuǎn)移和向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，助力企業(yè)把具有自主知識產(chǎn)權(quán)的競爭力強的石墨烯產(chǎn)品投入市場。促進(jìn)科技創(chuàng)新平臺建立，幫扶產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟發(fā)展，鼓勵高校院所通過普通許可的方式完成專利成果轉(zhuǎn)化［5］。

3.2.3 加強專利布局，強化市場競爭力。在競爭激烈的市場環(huán)境中，技術(shù)型企業(yè)要想生存甚至取勝，必須進(jìn)行專利布局。石墨烯技術(shù)在中國雖然起步較晚，但發(fā)展迅速，專利申請數(shù)量位居第一。因此在布局策略方面，企業(yè)可以將保護(hù)式布局和對抗式布局相結(jié)合。保護(hù)式布局能夠加強對原始創(chuàng)新的保護(hù)，拓展石墨烯相關(guān)產(chǎn)品的潛在應(yīng)用領(lǐng)域，為商業(yè)競爭和避免知識產(chǎn)權(quán)爭端做好充分準(zhǔn)備。而對抗式布局可以預(yù)防和抵御競爭對手可能造成的專利攻擊，如在關(guān)鍵技術(shù)上進(jìn)行外圍包繞，搶先在外圍專利或替代方案中占據(jù)一定數(shù)量的有利位置，使競爭對手難以規(guī)避侵權(quán)風(fēng)險和設(shè)計成本，迫使競爭對手考慮與企業(yè)進(jìn)行合作或和解［6］。此外，完善的專利組合可以防止模仿者規(guī)避設(shè)計，在專利交易中也更有可能獲得高價。故石墨烯企業(yè)應(yīng)建立全面的專利組合布局，核心是基礎(chǔ)性專利，配合擴(kuò)展型、互補型、支持型和競爭型專利，甚至迷惑型專利，以達(dá)到更好的專利技術(shù)保護(hù)。企業(yè)應(yīng)根據(jù)實際情況采取不同的布局策略，以最大化利用專利資源，在激烈的市場競爭中獲得優(yōu)勢。