基于專利角度的高性能膜材料領域發展現狀研究與建議

李俏 佟春杰 關永彬

摘 要：高性能膜材料作為先進石化化工新材料領域中的重要分支，是新型高效分離技術的核心材料，在促進我國國民經濟發展、產業技術進步與增強國際競爭力等方面發揮著重要作用。本文從專利分析的角度，對國內高性能膜材料領域的發展現狀進行客觀分析，并提出對策建議。

關鍵詞：高性能膜材料;分離膜;光學膜;電池用膜

中圖分類號：C812 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）07-0225-01

高性能膜材料是新型高效分離技術的核心材料，在促進我國國民經濟發展、產業技術進步與增強國際競爭力等方面發揮著重要作用，現已成為解決水資源、能源、環境問題和傳統產業技術升級的戰略性新材料。作為《中國制造2025》、《“十三五”材料領域科技創新專項規劃》、《新材料產業發展指南》等多項國家政策規定的重點研究方向之一，高性能膜材料得到了科技界、產業界的高度關注。

高性能膜材料作為先進石化化工新材料領域中的重要分支，主要包括水處理用膜、離子交換膜、特種分離膜、電池用膜、光學膜等。依據《戰略性新興產業分類2018》所涉及的重點產品制定合理的檢索策略，并在國家知識產權局2009-2019年申請專利的范圍內進行檢索，通過專利分析對高性能膜材料領域的發展現狀進行客觀分析，并提出對策建議。

1 國內高性能膜材料領域專利申請量概況

2009～2019年我國共有高性能膜材料專利申請118995件，其中發明專利85661件，實用新型33334件，發明專利數遠高于實用新型，占總專利數的70%以上，可見申請人對發明專利的重視程度。如圖1所示，近10年專利數量逐年增多（檢索時間為2019年底，由于專利從申請到公開最晚需要18個月的時間，囿于這種審查制度以及檢索系統更新可能存在的更新時滯，2019年較多申請仍未公布，無法反映技術發展和申請數量的總體趨勢，暫不列在分析范圍之內），2014年以前，增速較為平緩，在2014年以后上升趨勢明顯，平均年增長率為21.8%。在“十二五”、“十三五”期間國家出臺了一系列鼓勵新材料發展的政策，將高性能膜材料定為重點研究方向之一，對其迅速發展起到了一定的促進作用。

將2009～2019年專利申請總量按申請省份（市、地區）進行劃分，如圖2所示。通過排名情況可見，江蘇、廣東兩省專利申請量占有絕對優勢，分別為19153件和15464件，占全國專利申請總量的16.1%和13.0%。第2梯隊包括浙江、北京、上海、安徽、山東、天津、四川、湖北、福建、遼寧，專利申請量在2000件以上。

將專利申請總量按申請人進行劃分，對專利申請量全國排名前10的申請人進行分析，如圖3所示，其中高校和科研院所分布較多，有7家單位，企業僅有3家。3家企業中有2家為日本企業，包括富士膠片株式會社和日東電工株式會社，專利數分別為766件和682件，排在第1名和第4名，所涉及的專利均為日本企業申請的中國專利，可見日本企業非常重視在我國高性能膜材料領域的專利布局，以此來搶占中國市場。前10名中唯一1家中國企業是京東方科技集團股份有限公司，排在第3名，該企業在顯示屏領域實力雄厚，相關專利數量也很可觀。前10名當中高校多分布在經濟發達地區，例如浙江大學、天津工業大學、華南理工大學、東華大學、天津大學等等。東北地區有2家單位排進前10名，分別是哈爾濱工業大學和中國科學院大連化學物理研究所。

2 重點技術領域分析

（1）分離膜。分離膜是一種具有選擇性透過能力的膜型材料，按分離機理和適用范圍可分為微濾膜、超濾膜、納濾膜、反滲透膜、滲透蒸發膜、離子交換膜等，在食品加工、海水淡化、純水、超純水制備、醫藥、生物、環保等領域得到了較大規模的開發和應用，具有顯著的經濟效益、社會效益和環境效益。專利申請量比較突出的單位包括天津工業大學、南京工業大學，其中天津工業大學設有分離膜與膜過程國家重點實驗室，而國家特種分離膜工程技術研究中心正是依托南京工業大學的優勢資源組建的。此外，中國石油化工股份有限公司、天津大學、浙江大學、浙江工業大學、北京碧水源膜科技有限公司等單位的專利申請量也十分可觀，為分離膜在我國的發展壯大提供了強有力的支撐。

（2）光學膜。光學膜是由薄的分層介質構成的，通過界面傳播光束的一類光學介質材料。光學膜已廣泛用于光學和光電子技術領域，制造各種光學儀器。國內光學膜產業起步較晚，產品只能滿足中低端應用，設備也依賴進口，大部分關鍵原材料特別是光學級切片國內無法生產[1]。國內企業中，京東方科技集團股份有限公司在專利申請量上較為突出，研發集中在薄膜晶體管方向。日本企業在我國專利申請量上占有一定優勢，富士膠片株式會社、日東電工株式會社2家企業起步較早，在全世界范圍內都占有一定的市場份額，主要致力于光學膜、偏振片及液晶顯示屏的制造。

（3）電池用膜。電池用膜主要包括燃料電池用質子交換膜、膜電極，鋰電池隔膜，液流電池用傳導膜等。此領域國內專利申請量最為突出的是中國科學院大連化學物理研究所，主要發明人張華民（研究所質子交換膜燃料電池關鍵材料及技術研究組組長）、邵志剛（研究所燃料電池系統科學與工程研究組組長）研發能力和持續性均較強，為研究所在此領域保持絕對優勢提供了支撐。此外，成都新柯力化工科技有限公司、合肥國軒高科動力能源有限公司專利申請量達到90件以上，對質子交換膜和電池隔膜均有較為深入的研究。

3 對策建議

（1）建議國家部委和相關研究機構出臺政策持續穩定地支持相關基礎研究，加強原始創新方面的投入[2]，提升膜性能、使用壽命等重要指標，注重提升產品附加值（產品附加值=產品售價-進入該生產階段的半成品價格-輔助材料價值），降低對進口膜產品的依賴，推動我國高性能膜材料領域獲得新的技術突破。

（2）根據各省份（市、地區）的不同需要，依托優秀科研團隊和龍頭企業，建立國內一流、國際先進的工程化創新平臺，開發重大集成應用技術和成套裝備，構建長效的產學研合作機制和成果轉化新機制[3]，加強過程管理，對形成的知識產權與技術成果進行有效管理和保護，促進膜技術在重點行業的推廣應用，孵化高新技術企業，為國民經濟的可持續發展提供強有力的技術支撐。

參考文獻

[1] 龐麗萍.高性能膜，以技術創新為支撐[J].科技，2012（6）：51-52.

[2] 史冬梅.高性能膜材料國內外發展現狀與趨勢[J].科技中國，2019，4（4）：6-7.

[3] 鄭萌.高性能分離膜材料現狀研究[J].透視，2018（8）：39-42.

收稿日期：2020-03-01

作者簡介：李俏（1988—），女，遼寧沈陽人，碩士研究生，助理研究員，研究方向：軟科學。