陳長(zhǎng)益+吳華珠
作者簡(jiǎn)介:陳長(zhǎng)益(1986-),男,實(shí)習(xí)研究員,碩士,研究方向:專利信息分析、科技查新等。·企業(yè)情報(bào)工作·
〔摘要〕以中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)源,借助Bibexcel和Pajek等分析工具,采用定量和定性的專利信息分析方法,從技術(shù)生命周期、技術(shù)主題和合作網(wǎng)絡(luò)3個(gè)角度對(duì)我國(guó)石墨烯領(lǐng)域的相關(guān)專利文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析,揭露我國(guó)石墨烯領(lǐng)域存在研發(fā)合作強(qiáng)度較弱、研發(fā)機(jī)構(gòu)技術(shù)優(yōu)勢(shì)不明顯、研發(fā)主體合作意識(shí)淡薄3個(gè)主要問(wèn)題,并提出對(duì)策建議,今后應(yīng)加強(qiáng)我國(guó)石墨烯領(lǐng)域的政府支持力度和研發(fā)投入與研發(fā)合作強(qiáng)度。
〔關(guān)鍵詞〕石墨烯;專利信息分析;技術(shù)生命周期;技術(shù)主題;合作網(wǎng)絡(luò)
DOI:10.3969/j.issn.1008-0821.2014.03.026
〔中圖分類號(hào)〕G3531;TQ1271〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A〔文章編號(hào)〕1008-0821(2014)03-0120-05
Visual Analysis on Graphene Patent Information of ChinaChen ChangyiWu Huazhu
(Jiangsu Science and Technology Information Institute,Nanjing 210042,China)
〔Abstract〕Based on State Intellectual Property Office of PRChina(SIPO)patent databases,by the software tools of the Bibexcel and Pajek,this article conducted visual analysis on the Graphene technology of China from the angles of technology life cycle and technology Subject and collaborative network research to reveal its development status and the problem by the method of the quantitative and qualiative patent information analysis.It revealed the three major problems to be weakness in the R&D collaboration,uncharacteristic in the technical advantage,poor awareness in the cooperation among R&D institutions in the Graphene field of China.Finally,the paper provided countermeasures to enhance government support,the R&D investment and collaboration in graphene of China in future.
〔Keywords〕graphene;patent information analysis;technology life cycle;technology subject;collaboration network
石墨烯(graphene),又稱單層石墨,是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜。2004年,石墨烯首次由英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)教授安德烈·海姆(Andre KGeim)和康斯坦丁·諾沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)利用微機(jī)械剝離方法獲得[1]。它是已知材料中最薄的一種,其厚度僅為035nm[2]。因石墨烯具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu),集優(yōu)異的光學(xué)、化學(xué)、電學(xué)、力學(xué)等特性于一身,迅速成為物理學(xué)、化學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域最熱門的研究主題之一[3]。石墨烯也被認(rèn)定為新型潛力材料,可廣泛應(yīng)用于新型復(fù)合材料、儲(chǔ)能裝置、電極、超靈敏傳感器、新型催化劑等領(lǐng)域。
專利是技術(shù)創(chuàng)新的重要產(chǎn)出成果,專利文獻(xiàn)蘊(yùn)藏著大量的技術(shù)信息,能夠反映科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平及發(fā)展?fàn)顩r。據(jù)WIPO數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示:全世界90%以上的技術(shù)創(chuàng)新成果會(huì)出現(xiàn)在專利說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、專利公報(bào)等專利文獻(xiàn)中。專利信息分析就是通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、文本分析等定量與定性相結(jié)合的方法,挖掘?qū)@墨I(xiàn)中的潛在價(jià)值,發(fā)掘重點(diǎn)領(lǐng)域、熱點(diǎn)領(lǐng)域、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)等重要技術(shù)信息。專利信息分析是制定專利戰(zhàn)略和保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的前提,正確運(yùn)用專利信息分析能有利于保護(hù)發(fā)明創(chuàng)造和鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新,因而獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),促進(jìn)產(chǎn)業(yè)整體的創(chuàng)新發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)[4]。本文通過(guò)對(duì)我國(guó)石墨烯領(lǐng)域?qū)@墨I(xiàn)信息的可視化分析,揭示我國(guó)石墨烯領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀,為我國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展及其研發(fā)主體的研發(fā)決策提供參考。
1數(shù)據(jù)獲取及分析工具
進(jìn)入中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫(kù),以石墨烯為檢索詞,以關(guān)鍵詞為檢索字段,時(shí)間范圍是1985年至2013年9月4日,共檢索到國(guó)內(nèi)外在我國(guó)申請(qǐng)的石墨烯領(lǐng)域?qū)@? 318件,其中發(fā)明專利3 168件,占比95%,實(shí)用新型150件,占比5%。
本文主要借助了文獻(xiàn)計(jì)量工具Bibexcel軟件和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析工具Pajek軟件。首先借助Bibexcel軟件分析石墨烯領(lǐng)域?qū)@鸌PC分類號(hào)、專利權(quán)人合作、地區(qū)合作和發(fā)明人合作的共現(xiàn)關(guān)系,并生成net數(shù)據(jù)格式,然后導(dǎo)入Pajek軟件,得到可視化的技術(shù)主題圖譜和合作網(wǎng)絡(luò)圖譜。
2我國(guó)石墨烯領(lǐng)域?qū)@畔⒖梢暬治?/p>
21技術(shù)生命周期
一種技術(shù)的生命周期通常由萌芽(產(chǎn)生)、成長(zhǎng)(發(fā)展)、成熟、瓶頸(衰退)幾個(gè)階段構(gòu)成[3]。本文采用技術(shù)生命周期圖法,基于專利申請(qǐng)量與專利權(quán)人隨時(shí)間推移而變化的數(shù)據(jù)繪制出石墨烯領(lǐng)域的技術(shù)生命周期圖(圖1)。從圖中可以看出,我國(guó)石墨烯領(lǐng)域?qū)@暾?qǐng)首次出現(xiàn)在2001年,隨后進(jìn)入了技術(shù)生命萌芽期,直到2009年,專利申請(qǐng)量迅速增長(zhǎng),進(jìn)入了快速成長(zhǎng)階段。目前,石墨烯專利技術(shù)正處于技術(shù)生命周期的快速成長(zhǎng)階段。
22技術(shù)主題分析
221總體分析
通過(guò)對(duì)專利IPC小類頻次的統(tǒng)計(jì),得出排名前10位的
圖1石墨烯領(lǐng)域?qū)@夹g(shù)生命周期圖注:由于專利從申請(qǐng)到公開(kāi)有18個(gè)月的延遲,圖中近2年,尤其是2013年的數(shù)據(jù)小于實(shí)際數(shù)據(jù),僅供參考。
IPC小類分別為C01B(碳;其化合物)、H01M(電極;電池組)、H01L(半導(dǎo)體器件)、B01J(催化劑)、G01N(測(cè)試或分析材料)、C08L(高分子化合物復(fù)合材料)、H01G(電容器)、C23C(膜材料)、H01B(導(dǎo)電材料)、C04B(混凝土;陶瓷;其組合物)。為了更了解石墨烯具體細(xì)分領(lǐng)域,以IPC大組為分析對(duì)象,利用Pajek軟件繪制出石墨烯領(lǐng)域技術(shù)關(guān)聯(lián)圖(圖2)。圖中的圓點(diǎn)代表技術(shù)領(lǐng)域(IPC大組),圓點(diǎn)的大小表示該技術(shù)領(lǐng)域與其他技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)聯(lián)性,圓點(diǎn)越大,與其相關(guān)聯(lián)的技術(shù)領(lǐng)域(IPC大組)越多;兩個(gè)圓點(diǎn)之間有連線表示兩個(gè)技術(shù)同時(shí)出現(xiàn)在同一件專利中,連線越粗表示這兩個(gè)技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)在同一件專利中的次數(shù)越多,聯(lián)系越密切[5]。圖2石墨烯領(lǐng)域?qū)@鸌PC大組技術(shù)關(guān)聯(lián)圖
endprint
從圖2可以看出,在石墨烯領(lǐng)域,碳及其化合物(C01B31)、納米材料(B82Y30、B82Y40)、電極(H01M4、H01M10)、催化劑(B01J21、B01J23等)、導(dǎo)電材料(H01B1、H01B5、H01B13)、膜材料(C23C16)、半導(dǎo)體器件(H01L21、H01L29)、復(fù)合材料(C08K3、C08K13、C08L79等)等技術(shù)分類圓點(diǎn)較大,申請(qǐng)的專利較多,是石墨烯的重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域。由于石墨烯是由碳原子構(gòu)成的這一本質(zhì)特性,因此分類號(hào)C01B31圓點(diǎn)越大,與其相關(guān)聯(lián)的分類號(hào)越多,申請(qǐng)的專利(C01B)也越多;電極、催化劑、復(fù)合材料等是石墨烯應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)領(lǐng)域,因此H01M4、B01J21、C08L79等分類號(hào)圓點(diǎn)也較大,與其關(guān)聯(lián)的分類號(hào)也較多,申請(qǐng)的專利(H01M、B01J、C08L等)也較多。
其中碳及化合物、納米材料、電極、催化劑、導(dǎo)電材料、膜材料、半導(dǎo)體器件之間的連線較粗,它們具有很強(qiáng)的技術(shù)關(guān)聯(lián),位于圖2的中部左邊;復(fù)合材料之間的連線較粗,它們具有很強(qiáng)的技術(shù)關(guān)聯(lián),位于圖2的中部右邊。其它技術(shù)領(lǐng)域圓點(diǎn)連線較細(xì),或者沒(méi)有直接連線,而是通過(guò)中間圓點(diǎn)間接相連。一方面,反映出這些技術(shù)領(lǐng)域間可能不存在直接關(guān)聯(lián)關(guān)系,而是間接相關(guān);另一方面,可能存在某些被忽視的非常規(guī)手段的關(guān)聯(lián)關(guān)系;研發(fā)人員可從中尋找新的潛在關(guān)聯(lián)關(guān)系,獲得新的技術(shù)突破。
222重要專利權(quán)人技術(shù)主題分析
選取專利申請(qǐng)量排名前10位的專利權(quán)人,對(duì)他們申請(qǐng)專利的IPC小類進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,得出其專利申請(qǐng)的重點(diǎn)技術(shù)主題(圖3)。圖3中選取的是申請(qǐng)量排名前8位的IPC小類,彩色圓球代表各個(gè)專利權(quán)人的IPC小類,圓球上面的數(shù)字表示不同專利權(quán)人各IPC小類的專利申請(qǐng)量。可以看出海洋王照明科技股份有限公司專利申請(qǐng)主要集中在電池組電極(H01M)和電容器(H01G)等方面,浙江大學(xué)專利申請(qǐng)主要集中在電池組電極(H01M)和催化劑(B01J)等方面,西安電子科技大學(xué)專利申請(qǐng)主要集中在半導(dǎo)體器件(H01L)和膜材料(C23C)等方面,總之,不同的專利權(quán)人申請(qǐng)專利的技術(shù)主題都有所差異。圖3石墨烯領(lǐng)域不同專利權(quán)人主要IPC小類分布圖
23合作網(wǎng)絡(luò)分析
231研發(fā)機(jī)構(gòu)合作和地區(qū)合作
在所檢索的3 318件專利中,由2個(gè)及以上研發(fā)主體共同申請(qǐng)的專利只有301件,占申請(qǐng)總量的91%,剔除其中128件由母公司與子公司合作申請(qǐng)的專利,則只有173件,占申請(qǐng)總量的52%。這表明在我國(guó)石墨烯領(lǐng)域研發(fā)機(jī)構(gòu)間缺乏技術(shù)交流與合作,跨機(jī)構(gòu)合作研發(fā)程度較低。
由石墨烯領(lǐng)域?qū)@暾?qǐng)的研發(fā)機(jī)構(gòu)合作圖(圖4)可以看出,整體來(lái)看,研發(fā)機(jī)構(gòu)合作程度較弱,連線最粗的是清華大學(xué)和鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司,共合作申請(qǐng)專利27件,反映出他們之間合作最密切。其次,深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司、深圳市海洋王照明工程有限公司和海洋王(東莞)照明科技有限公司都是海洋王照明科技股份有限公司的子公司,不具有合作的代表性。
由石墨烯領(lǐng)域?qū)@暾?qǐng)的地區(qū)合作圖(圖5)可以看出,北京分別與上海、廣東、江蘇和山東等地開(kāi)展了廣泛的研發(fā)合作,是合作次數(shù)最多的地區(qū)。其中,北京和廣東的研發(fā)合作最密切,共合作27次;其次是上海和江蘇,共合作9次。廣東除與北京合作最密切外,還與香港合作了3次,數(shù)據(jù)顯示,這3次是香港中文大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的合作。
232發(fā)明人合作
如果同一專利有2個(gè)及以上的發(fā)明人,則稱為發(fā)明人合作專利。專利發(fā)明人的合作情況在一定程度上反映某一行業(yè)或領(lǐng)域的發(fā)明人分布情況和技術(shù)擴(kuò)散程度[6]。我國(guó)石墨烯領(lǐng)域的3 318件專利中,有3 031件為合作申請(qǐng)專利,合作率為91%,平均每件專利由43個(gè)發(fā)明人共同完成。由此可見(jiàn),從整體來(lái)看,我國(guó)石墨烯領(lǐng)域的發(fā)明人合作較普?qǐng)D4石墨烯領(lǐng)域?qū)@暾?qǐng)研發(fā)機(jī)構(gòu)合作圖譜
圖5石墨烯領(lǐng)域?qū)@暾?qǐng)地區(qū)合作圖譜
遍,合作程度較高,有利于知識(shí)的傳播、共享和技術(shù)的擴(kuò)散。
由石墨烯領(lǐng)域?qū)@l(fā)明人合作圖譜(圖6)可以看出,石墨烯領(lǐng)域?qū)@l(fā)明人合作圖譜呈多個(gè)非連通網(wǎng),構(gòu)成了若干個(gè)合作團(tuán)隊(duì),各團(tuán)隊(duì)之間基本上沒(méi)有互動(dòng)關(guān)系,通過(guò)進(jìn)一步的分析可知各團(tuán)隊(duì)都是來(lái)自各大研發(fā)機(jī)構(gòu),是該機(jī)構(gòu)石墨烯領(lǐng)域的重要研發(fā)力量。圖6中海洋王照明科技股份有限公司的周明杰和王要兵合作最密切,共合作申請(qǐng)專利118件;西安電子科技大學(xué)的寧?kù)o、王東和韓碭等7人構(gòu)成獨(dú)立的連通網(wǎng),郭輝、張克基和張玉明等6人構(gòu)成獨(dú)立的連通網(wǎng),這兩組人員可能是該單位不同研究方向的兩組團(tuán)隊(duì)。分析可知,各個(gè)小連通網(wǎng)中的團(tuán)隊(duì)成員都是來(lái)自同一研發(fā)機(jī)構(gòu),而由來(lái)自不同研發(fā)機(jī)構(gòu)成員組成的研發(fā)團(tuán)隊(duì)幾乎沒(méi)有。反映出雖然整體上發(fā)明人合作程度較高,但從結(jié)構(gòu)上來(lái)看,幾乎沒(méi)有跨機(jī)構(gòu)的合作。
3結(jié)論及建議
通過(guò)對(duì)我國(guó)石墨烯領(lǐng)域?qū)@暾?qǐng)文獻(xiàn)的可視化分析可知,雖然2008年之前石墨烯領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量較少,處于技術(shù)醞釀階段。但近幾年,隨著石墨烯領(lǐng)域受到越來(lái)越多的企業(yè)、科研院所及專家學(xué)者的關(guān)注,2009年開(kāi)始,我國(guó)石墨烯領(lǐng)域?qū)@眲≡鲩L(zhǎng),目前已經(jīng)進(jìn)入了快速成長(zhǎng)階段。經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的醞釀,進(jìn)入成長(zhǎng)階段的石墨烯領(lǐng)域?qū)?huì)蓄勢(shì)待發(fā),但也會(huì)遇到困難,總之,機(jī)遇與挑戰(zhàn)共存。
從技術(shù)主題看,我國(guó)石墨烯領(lǐng)域?qū)@夹g(shù)主題廣泛,主要集中于石墨烯電極、電容器、石墨烯納米材料、傳感器、石墨烯催化劑等技術(shù)領(lǐng)域。不同的研發(fā)機(jī)構(gòu),專利技術(shù)主題各不相同,同一研發(fā)機(jī)構(gòu)內(nèi)部也存在多種不同的技術(shù)主題,形成了一個(gè)較良性的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。比如海洋王照明科技股份有限公司專利申請(qǐng)量主要集中在電池組電極和電容器等方面,浙江大學(xué)專利申請(qǐng)量主要集中在電池組電極和催化劑等方面,西安電子科技大學(xué)專利申請(qǐng)量主要集中在半導(dǎo)體器件和膜材料等方面。
從合作申請(qǐng)看,研發(fā)機(jī)構(gòu)合作方面,我國(guó)石墨烯領(lǐng)域研發(fā)機(jī)構(gòu)合作強(qiáng)度較小,反映出合作意識(shí)較弱,其中合作強(qiáng)度最大的是清華大學(xué)和鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司。地區(qū)合作方面,合作強(qiáng)度較小,其中地區(qū)合作強(qiáng)度最大的是北京和廣東、上海和江蘇這些較發(fā)達(dá)的地區(qū),有些圖6石墨烯領(lǐng)域?qū)@l(fā)明人合作圖譜
欠發(fā)達(dá)地區(qū)甚至沒(méi)有合作。專利發(fā)明人合作方面,雖然整體上發(fā)明人合作程度較高,合作率高達(dá)91%,但合作主要發(fā)生在機(jī)構(gòu)內(nèi)部,幾乎沒(méi)有跨機(jī)構(gòu)的合作;另外,這些機(jī)構(gòu)內(nèi)部的合作人員形成了該機(jī)構(gòu)的合作團(tuán)隊(duì),有些大的研發(fā)機(jī)構(gòu)有若干研發(fā)團(tuán)隊(duì)。
根據(jù)上述結(jié)論可以看出,目前我國(guó)石墨烯領(lǐng)域雖然取得了一定成績(jī),但也存在以下問(wèn)題:(1)研發(fā)機(jī)構(gòu)和地區(qū)合作強(qiáng)度較弱;(2)各研發(fā)機(jī)構(gòu)技術(shù)優(yōu)勢(shì)不夠明顯;(3)各研發(fā)主體合作意識(shí)淡薄。針對(duì)以上問(wèn)題,提出3點(diǎn)建議:(1)政府相關(guān)部門應(yīng)繼續(xù)加大對(duì)石墨烯領(lǐng)域扶持力度。資金扶持方面,加大R&D投入,建立專項(xiàng)資金支持,積極幫助企業(yè)拓展合作融資渠道,引導(dǎo)各級(jí)金融機(jī)構(gòu)、民間組織等各方投資力量;政策扶持方面,幫助企業(yè)拓展合作渠道,建立專項(xiàng)支持項(xiàng)目,大力促進(jìn)科技創(chuàng)新平臺(tái)的高效運(yùn)轉(zhuǎn),活躍政產(chǎn)學(xué)研合作體系,努力幫扶產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟、產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)的發(fā)展;(2)加強(qiáng)研發(fā)機(jī)構(gòu)合作力度,包括企業(yè)與科研院所等研發(fā)主體合作、地區(qū)合作等,實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),促進(jìn)石墨烯領(lǐng)域快速發(fā)展及其科研成果的快速產(chǎn)業(yè)化。一方面,借助政府搭建的科技創(chuàng)新平臺(tái),如通過(guò)政產(chǎn)學(xué)研合作加強(qiáng)與科研院所的合作,通過(guò)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟、協(xié)會(huì)等拓寬合作渠道與合作方式;另一方面,各企業(yè)自身應(yīng)加強(qiáng)合作意識(shí),摒棄擔(dān)心技術(shù)泄露的顧慮,積極開(kāi)展跨機(jī)構(gòu)、跨地域合作,通過(guò)合作既能促進(jìn)技術(shù)交流、提高自身技術(shù)創(chuàng)新度,也有利于整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。(3)相關(guān)研究表明,成長(zhǎng)期階段,市場(chǎng)規(guī)模迅速增大,需求迅速增長(zhǎng),產(chǎn)業(yè)內(nèi)的利潤(rùn)較大,競(jìng)爭(zhēng)逐漸加劇[7];因此,相關(guān)研發(fā)機(jī)構(gòu)必須注重提高研發(fā)投入、加大研發(fā)力度,掌握產(chǎn)業(yè)核心技術(shù),提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力,獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì);同時(shí),加強(qiáng)石墨烯的現(xiàn)有應(yīng)用領(lǐng)域,尤其是夯實(shí)本研發(fā)機(jī)構(gòu)的特色優(yōu)勢(shì)技術(shù),并拓展?jié)撛趹?yīng)用領(lǐng)域,時(shí)刻走在產(chǎn)業(yè)發(fā)展前列。
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(本文責(zé)任編輯:孫國(guó)雷)
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