劉萍萍，張俞，葉勤

摘要：本文基于incoPat數(shù)據庫進行專利檢索，采用專利情報的分析方法對陶瓷膜技術相關的國內外專利數(shù)據進行量化分析。陶瓷膜技術專利的檢索結果從年度申請態(tài)勢、區(qū)域分布、主要專利權人、IPC分類號、高被引專利引證、3D沙盤等方面進行了多維度分析，以揭示陶瓷膜技術的專利布局狀況，并就重點研發(fā)領域進行了深度挖掘，分析研究了相關技術領域的重點、熱點以及空白點，從而為我國陶瓷膜專利技術的產業(yè)化提出了參考性建議。

關鍵詞：陶瓷；膜；專利分析；IPC；3D沙盤

中圖分類號：G35文獻標志碼：A文獻標志碼

0引言

陶瓷膜（ceramic membrane）又稱無機陶瓷膜，以氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦等原料，經過特殊的制作工藝燒結而成的膜［1］，具有多層非對稱結構，可分為3層：支撐層、中間層和分離層。其作為一種高效的分離材料可以取代傳統(tǒng)工藝中的離心機分離、蒸發(fā)、板框過濾等分離技術［2］，支撐層對膜層起到了支撐的作用。因此，需要具有高孔隙率和高抗彎強度［3］。陶瓷膜的特性相較于傳統(tǒng)的聚合物分離膜材料，其具有良好的耐酸堿性，較高的熱穩(wěn)定性、高滲透性、耐沖刷性［4］、抗微生物侵蝕、耐有機溶劑［5］等諸多優(yōu)點，可以廣泛應用于生物制藥行業(yè)、食品行業(yè)、化工行業(yè)、環(huán)保行業(yè)等［6］。作為高性能膜材料的關鍵領域，陶瓷膜已成為化工化學業(yè)界重點發(fā)展的新興產業(yè)［7］。

專利分析是對專利文獻中大量的或者個別的專利信息進行加工、分析或者組合，并且利用統(tǒng)計方法和技巧將這些信息轉化為具有縱覽全局和預測功能的競爭情報，為企業(yè)的技術、產品以及服務開發(fā)中的決策提供有價值的參考［8］。本文旨在從專利情報分析的角度，通過專利計量、專利引證等方法對陶瓷膜技術進行多維度分析，鏡像追蹤陶瓷膜領域的專利技術發(fā)展動向，以準確把握陶瓷膜領域的未來發(fā)展趨勢，為相關產業(yè)發(fā)展提供參考建議［9］。

1數(shù)據溯源與分析方法

本文國內外數(shù)據均來源于合享智慧科技有限公司incoPat專利數(shù)據庫，數(shù)據來源涵蓋了我國、歐美、日韓等主要陶瓷膜技術領先國家，陶瓷膜技術的國內外檢索式確定為（（（TIAB=（ceramic* AND membran*） OR TIAB=（ceramic*AND film*） NOT TIAB=（optical*）） OR （TIAB=（陶瓷 膜） OR TIAB=（陶瓷膜））） AND （IPC=（C04B OR B01D OR C25D OR C02F OR H01M OR C23C OR H01L OR H05K OR B32B OR H01G OR B01J OR C01B））） AND PD=［19830101 TO 20230831］。通過進行申請?zhí)柡喜?，本文檢索出1983年1月1日—2023年8月31日的陶瓷膜專利申請共51 027件，其中世界專利申請共34 967件，我國專利申請共16 060件，分別就陶瓷膜年度申請態(tài)勢、區(qū)域分布、主要專利權人、IPC分類號、高被引專利引證、3D沙盤等進行多維度統(tǒng)計和分析。由于專利申請公開一般需要18個月的時間，加上數(shù)據庫的數(shù)據收錄具有一定的延遲性，本文的統(tǒng)計指標僅供參考。

2國內外陶瓷膜技術的專利情報分析

2.1陶瓷膜技術的專利申請量趨勢分析

1967年美國的西屋電力公司率先申請了陶瓷膜領域的技術專利，但此后的十余年間，國外陶瓷膜的專利申請量依然較少且分布較為分散，反映出此階段陶瓷膜技術的發(fā)展速度緩慢。為了更好地進行統(tǒng)計分析，圖1從1983年開始繪制。

圖1給出了1983-2023年陶瓷膜專利申請變化趨勢，國外陶瓷膜技術在1983年—1986年尚處于技術萌芽期，專利申請數(shù)量較為緩慢；主要申請人有日本礙子株式會社（ngk insulators ltd）、京瓷株式會社（kyocera corp）、村田制作所（murata manufacturing co）、普萊克斯科技公司（praxair technology inc）、松下電器產業(yè)株式會社（matsushita electric ind co ltd）。1987年—1990年，專利申請量呈現(xiàn)出顯著增長趨勢。1991年—1998年，專利申請量進入平穩(wěn)增長期。而1999年—2005年，專利申請量又迎來了新一輪的快速增長期，并在2001年到達峰值。在此期間，日本、美國、韓國、歐洲的專利申請量所占比重較大。2006年—2022年，專利申請量出現(xiàn)下滑趨勢，但專利申請數(shù)量變化并不顯著，專利權人總體保持穩(wěn)定，顯示相關技術發(fā)展進入成熟期。

我國自20世紀90年代開始涉足陶瓷膜技術領域，2001年之前的陶瓷膜專利申請量較為稀少，反映此時我國的陶瓷膜技術尚處于探索階段，技術創(chuàng)新不夠，可能與我國的專利立法較晚，相關主體對于知識產權和專利的保護意識不足，并沒有引起足夠的重視有關。2002年—2009年，我國的陶瓷膜技術開始呈現(xiàn)出逐漸增長的趨勢；2010年—2022年，我國陶瓷膜相關專利申請量進入快速增長期，并于2018年到達峰值，說明我國陶瓷膜的技術研究越來越受到重視，相關技術發(fā)展趨于成熟，同時我國陶瓷膜專利的保護意識也逐步增強，這也與我國頒布的一系列政策助推陶瓷膜新技術的研發(fā)有關。

2.2陶瓷膜專利的申請國家分析

分析專利申請國家/地區(qū)可以了解主要研究者的國家分布及其實力，由圖2可知，國外申請?zhí)沾赡＠麌抑校毡臼菗碛刑沾赡＠夹g最多的國家，排名第一，有專利數(shù)量17 194件；排名第二的是韓國，有專利數(shù)量3 960件；排名第三的是美國，有專利數(shù)量3 783件。日本是陶瓷膜專利技術研發(fā)實力最為雄厚的國家，其研究領域主要集中在金屬陶瓷、陶瓷基板、載體膜、疊層陶瓷電容器等方面；美國研究領域主要集中在陶瓷漿料、陶瓷薄膜、電致伸縮膜、陶瓷基板等方面；韓國研究領域主要集中在陶瓷材料、陶瓷基板、陶瓷器皿、陶瓷涂層等方面。

在我國，國內專利申請人占據了陶瓷膜專利申請數(shù)量的絕大多數(shù)，為16 060件，但是也有一些國家在我國申請了陶瓷膜相關專利，共有專利申請1280件，主要來自日本、美國、德國、韓國等國家（見圖3）?？梢?，作為陶瓷膜研究領域的技術強國，日本與美國掌握著陶瓷膜材料與制備的核心技術，并且極其重視在全球市場的專利布局，搶占我國技術市場份額并建立競爭優(yōu)勢的企圖逐步顯露。

此外，我國對于陶瓷膜技術的申請優(yōu)勢主要集中于社會經濟發(fā)展狀況比較好的省市，如江蘇、廣東、浙江、山東、北京、上海等地，其中江蘇以2688件專利占據榜首位置，占排名前10省市總量的24.4%，國內總量的16.7%。

2.3陶瓷膜技術的專利權人分析

分析專利權人可以探知處于研發(fā)活躍以及技術水平領先的相關主體。如表1所示，國外陶瓷膜技術領域專利權人主要集中在企業(yè)，并且全部集中在日本，其中村田制作所（Murata manufacturing co）、日本礙子株式會社（Ngk insulators ltd）和松下電器株式會社（Matsushita electric ind co ltd）是陶瓷膜技術研發(fā)最有代表性、技術水平最高的專利權人，同時也是推進產業(yè)化運作的重要實體企業(yè)。

如表1所示，我國陶瓷膜專利的專利權人排名中，5個集中在大學，4個集中于企業(yè)，1個集中于科研院所，說明我國對于陶瓷膜技術的研究主要以高校和企業(yè)為主，排名第一的是南京工業(yè)大學，以183件專利占據榜首，主要涉及膜分離、膜過濾、催化等技術領域；排名第二的是村田制作所（Murata manufacturing co）為日本在華申請?zhí)沾赡＠钠髽I(yè)，專利數(shù)量131件；排名第三的是哈爾濱工業(yè)大學，專利數(shù)量105件；排名第四和第六分別是中國科學院上海硅酸鹽研究所、江蘇久吾高科技股份有限公司，說明我國部分陶瓷膜企業(yè)開始逐漸成為陶瓷膜創(chuàng)新的主體。因此，國家應該鼓勵相關領域的校企合作，促進陶瓷膜專利技術產業(yè)化進程，重視并激勵企業(yè)提升研發(fā)能力，從而進一步提高產業(yè)化率。

通過對比國內外主要專利權人可知，國內外陶瓷膜專利技術的研發(fā)存在顯著差異，比如日本的村田制作所，高度重視在我國的專利布局，以提升在我國的市場地位和競爭優(yōu)勢，以獲取高價值利益。

2.4陶瓷膜技術的IPC分析

IPC分類號是各國專利文獻獲得統(tǒng)一分類的一種工具，可以了解某一技術領域的研究重點、研究熱點、研究趨勢等。表2為國內外陶瓷膜專利技術按IPC小類排名前10的技術領域分布。國外的陶瓷膜專利技術的側重點主要集中在小類H01L（用于轉變光或熱為電能的半導體或其他固態(tài)器件）；C04B（石灰、氧化鎂、 礦渣、水泥及其組合物，例如：砂漿、混凝土或類似的建筑材料、人造石、陶瓷）、C23C（對金屬材料的鍍覆、用金屬材料對材料的鍍覆、表面擴散法、化學轉化或置換法的金屬材料表面處理；真空蒸發(fā)法、濺射法、離子注入法或化學氣相沉積法的一般鍍覆）等。H01L的專利申請量最多，為9 919件，排名第一，占據排名前十申請總量的20.2%；排名第二位的是C04B，專利申請量為8 025件，占據排名前十申請總量的16.3%；排名第三位的是C23C，專利申請量為6 794件，占據排名前十申請總量的13.8%。由此可見，國外對于陶瓷膜申請的主要技術領域以半導體、陶瓷材料本身及其制造方法，金屬材料的鍍覆為專利申請的重要領域。

我國陶瓷膜專利技術以小類B01D（分離）最多，專利申請量為3 850件，穩(wěn)居第一，占據排名前十申請總量的21%；排名第二的是C02F（水、廢水、污水或污泥的處理），專利申請量為3 226件，占據排名前十申請總量的17.5%，排名第三的是C04B（石灰、氧化鎂、 礦渣、水泥及其組合物，例如：砂漿、混凝土或類似的建筑材料、人造石、陶瓷），專利申請量為2 737，占據排名前十申請總量的14.9%。由此可見，我國陶瓷膜研究的重點技術領域以分離為主，而關于水、廢水、污水或污泥的處理研究也是陶瓷膜專利申請的重要領域。

2.5國內外陶瓷膜專利的高被引專利引證分析

分析專利高被引頻次的目的在于定位核心專利。表3為國外陶瓷膜專利被引頻次最高的5件專利，排名第一位的是馬丁·瑪麗埃塔公司（Martin Marietta Energy Systems， Inc）申請的專利“Protective lithium ion conducting ceramic coating for lithium metal anodes and associate method”，公開號是US5314765A，可視為其在陶瓷膜專利領域的核心專利，主要研究領域涉及電池結構，利用覆蓋在鋰陽極上的鋰磷氧氮化物薄膜層，從而將鋰陽極與電解質分離。表4為我國陶瓷膜專利被引頻次最高的5件專利，排名第一的核心專利是現(xiàn)代自動車株式會社和漢陽大學校產學協(xié)力團聯(lián)合申請的專利“Method for preparing crosslinked ceramiccoated separator containing ionic polymer， ceramiccoated separator prepared by the method， and lithium secondary battery using the same”，其公開號是CN101989651A，主要涉及的是交聯(lián)陶瓷涂層隔膜的制備方法制備的陶瓷涂層隔膜，將含有用于改善熱特性和機械特性的陶瓷顆粒、用于改善電池循環(huán)特性和高倍率特性的功能無機化合物和用于將陶瓷顆粒和功能無機化合物，黏結在多孔膜基材上的離子聚合物的涂層材料，涂覆在多孔膜基材上，進行化學交聯(lián)。

2.6陶瓷膜專利的3D沙盤分析

通過incoPat數(shù)據庫中的3D專利沙盤模擬推演，可以快速聚焦專利布局熱點，掌握競爭對手的主要研發(fā)方向，從而為提升自身專利質量和市場競爭力提供依據。在3D專利沙盤模擬推演中，波峰代表技術熱點，波谷則代表技術空白區(qū)。如本文通過3D專利沙盤模擬推演可知，國外主要陶瓷膜專利申請人日本Ngk Insulators LTD（日本礙子株式會社）技術熱點的研發(fā)主要集中于研究靜電電極、陶瓷板、石墨舟、多層陶瓷電容器、電子元件、電極層、固態(tài)電解質、二次電池、負極片等方面。Ngk Insulators LTD（日本礙子株式會社）的專利布局有著較為明顯的技術方向區(qū)分，每一方向的技術布局均較為密集、波峰明顯，呈現(xiàn)十分明顯的團隊優(yōu)勢，但是在微弧氧化、陶瓷薄膜、陶瓷材料、過濾裝置、陶瓷膜濾芯、陶瓷膜片等方面處于技術研究的空白點。以我國主要專利申請人南京工業(yè)大學為例，其研究陶瓷膜技術點主要集中在過濾裝置、陶瓷膜濾芯、陶瓷膜片、微弧氧化、陶瓷薄膜、陶瓷材料、廢水處理、膜過濾等方面，并在膜分離、膜過濾、超濾、 納濾、微濾等方面進行了多方面的布局，但是在陶瓷顆粒、陶瓷漿料、鋰離子電池隔膜、靜電電極等方面處于技術研究的空白點。

3結論及建議

通過對國內外陶瓷膜技術領域的專利申請趨勢、專利權人、技術主題、專利引證、3D沙盤等方面的分析可知，我國陶瓷膜相關專利技術研究較之國外陶瓷膜專利技術的發(fā)展還存在一定的差距，具體結論如下：

（1）國外陶瓷膜目前處于技術成熟期，相應技術已經市場化，日本已經形成產業(yè)鏈；韓國和美國也快速增長，技術分布范圍逐漸擴大，并向產業(yè)化方向邁進。我國的陶瓷膜目前尚處于快速成長期，技術發(fā)展還有待進一步的加強。因此，我國需加強創(chuàng)新研發(fā)，堅持采用技術引進和外企合作等形式提升自身的研發(fā)能力，爭取在未來的陶瓷膜市場上爭取一定競爭優(yōu)勢。

（2）國外陶瓷膜核心技術主要集中在H01L、C04B等，其是實現(xiàn)陶瓷膜技術不可缺少的部分；我國陶瓷膜核心技術主要集中在B01D、C02F等，國外對于陶瓷膜研究的技術領域以半導體、陶瓷材料本身及其制造方法，金屬材料的鍍覆為主；我國對于陶瓷膜研究的技術申請主要以分離技術為主，同時對于水、廢氣、污水與固體廢棄物的處理等也是陶瓷膜專利技術研究的主要領域。

（3）從全球專利的區(qū)域發(fā)展上來看，陶瓷膜技術的研發(fā)主要集中在日本、韓國、美國，其中日本礙子株式會社（Ngk insulators ltd）、村田制作所（Murata manufacturing co）、Matsushita electric ind co ltd（松下電器產業(yè)株式會社）和kyocera corp（京瓷株式會社）的陶瓷膜技術研究最為成熟，日本陶瓷膜技術研究主要以金屬陶瓷、陶瓷基板、載體膜、疊層陶瓷電容器等方面為主，而我國在陶瓷過濾膜、陶瓷膜管、陶瓷薄膜、陶瓷膜過濾器、陶瓷復合膜、陶瓷隔膜等方面的研究具有比較優(yōu)勢。

（4）國外陶瓷膜技術的專利權人主要以企業(yè)實體為主，側重以企業(yè)聯(lián)盟形式推進產業(yè)化，專利權人之間體現(xiàn)出顯著的產業(yè)協(xié)同趨勢，而我國陶瓷膜技術的研究以高校和科研機構為主，校企合作強度不足，且協(xié)同研發(fā)的趨勢不明顯，企業(yè)間合作和聯(lián)系較少。因此，我國對于陶瓷膜技術的發(fā)展應將院校為主的研發(fā)轉向企業(yè)主導的技術應用，強化“產、學、研”的協(xié)同創(chuàng)新模式，為陶瓷膜的發(fā)展奠定寬幅研發(fā)的基礎。

（5）通過3D沙盤中對競爭對手進行模擬推演可知，國外專利申請人Ngk Insulators LTD（日本礙子株式會社）技術熱點研發(fā)主要集中在靜電電極、陶瓷板、石墨舟、多層陶瓷電容器、電子元件、電極層、固態(tài)電解質、二次電池、負極片等方面；而國內專利申請人南京工業(yè)大學研究陶瓷膜技術點主要集中在過濾裝置、陶瓷膜濾芯、陶瓷膜片、微弧氧化、陶瓷薄膜、陶瓷材料、廢水處理、膜過濾等方面。

基于上述專利分析，對我國陶瓷膜技術的研發(fā)有如下幾點建議：

（1）挖掘陶瓷膜技術創(chuàng)新潛力，提高專利申請質量。我國在陶瓷膜技術領域的專利申請量不斷增加，但是專利質量卻有待進一步的提升，并且缺少研發(fā)陶瓷膜核心技術的企業(yè)。因此，我國專利權人應積極挖掘自身的技術創(chuàng)新潛力，不斷提高專利申請的質量。

（2）通過建立“產學研管服”協(xié)同的技術創(chuàng)新體系，不斷加強專利權人與創(chuàng)新主體間的創(chuàng)新合作，緊抓重點科技成果轉化，并建立靈活多樣的專利授權、轉讓、許可和應用的專利成果轉化機制，有效推進陶瓷膜領域的最新科技成果轉化為現(xiàn)實生產力。

（3）進行專利布局，搶占國際市場。我國專利權人應當強化海外專利布局意識，針對性地優(yōu)化境外專利申請策略，積極主動在國際市場上搶占一席之位。

（4）加強專利預警分析工作，為陶瓷膜專利技術的發(fā)展保駕護航，政府部門牽頭組織相關企業(yè)進行專利預警工作，規(guī)避知識產權侵權風險，維護技術安全，企業(yè)本身也應該依托政府部門的扶持和知識產權服務機構的指導，投入大量的財務、物力進行相關性研究，挖掘高價值專利，同時加強自身的知識產權專利預警，為產品的研發(fā)、生產保駕護航。

參考文獻

［1］王世周，任科恩，余家峰.陶瓷膜技術的應用［J］.氯堿工業(yè)，2014（12）：15-16.

［2］劉思.基于Innography的食品加工領域中陶瓷膜技術應用專利情報分析［J］.現(xiàn)代信息科技，2019（23）：111-113.

［3］張利劍，汪永清，胡學兵，等.中溫制備高性能剛玉-莫來石質陶瓷膜支撐體［J］.膜科學與技術，2019（5）：52-57.

［4］王古平，史勤益，馬李.氧化釔摻雜ZrB2-SiC陶瓷基復合材料的抗燒蝕性能研究［J］.中國陶瓷，2015（1）：18-23.

［5］胡學兵，于云，汪永清，等.氧化石墨烯改性對不同孔徑Al2O3微濾膜純水滲透通量的作用［J］.膜科學與技術，2016（6）：32-35.

［6］肖漢寧，熊敏，郭文明，等.多孔陶瓷膜及其在液固和氣固分離中的應用［J］.陶瓷學報，2017（6），791-798.

［7］曹義鳴，徐恒泳，王金渠.我國無機陶瓷膜發(fā)展現(xiàn)狀及展望［J］.膜科學與技術，2013（2）：1-5.

［8］馬天旗.專利分析［M］.北京：知識產權出版社，2015.

［9］羅曉寧，鄢春根，王裕芳.陶瓷復合材料專利信息分析［J］.陶瓷學報，2017（4）：586-590.

（編輯李春燕）

Study on patent intelligence analysis of domestic and international ceramic membrane technology

Liu? Pingping， Zhang? Yu， Ye? Qin

（Intellectual Property Information Service Center， Anhui University of Technology， Maanshan 243002， China）

Abstract：? Based on incoPat database， this paper conducts an analysis on patent data of ceramic membranes with the method of patent information analysis. Concretely， from the aspects of annual application situation， regional distribution， principal patentee， IPC classification number， highly cited patent citations， 3D sand table and so on， a multi-dimensional analysis of the search results is carried out to reveal the patent layout of ceramic membrane technology. In addition， this paper profoundly explores the important patent fields by going deeply into the key points， hot spots and blank points in related technical fields， so as to provide referential suggestions for the industrialization of ceramic membrane patented technology in China.

Key words： ceramic; membrane; patent analysis; IPC; 3D sand table