基于計量分析法的江西稀土產(chǎn)業(yè)專利布局研究

魏昌婷，馮雪嬌，王俊姝，章東亮

(江西省科學(xué)院，330096，南昌)

0 引言

稀土元素是指位于化學(xué)元素周期表IIIB族的17種化學(xué)元素，包括鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓等輕稀土元素，及鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔等重稀土元素。稀土元素因其獨特的4f電子結(jié)構(gòu)而顯現(xiàn)出豐富的光電磁性能，20世紀50、60年代以來，陸續(xù)被應(yīng)用到冶金、石油化工、電子信息、新能源、航空航天、國防軍工等各個領(lǐng)域，并以“工業(yè)維生素”“新材料寶庫”的美稱享譽世界。

由于稀土資源的不可再生性，美國、日本、歐盟等國家及地區(qū)紛紛將稀土列為本國關(guān)鍵礦產(chǎn)目錄清單。當(dāng)前，國際政治、經(jīng)濟環(huán)境正在發(fā)生深刻變化，稀土產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈安全性、穩(wěn)定性、可持續(xù)性再次受到來自世界各主要經(jīng)濟體前所未有的高度關(guān)注；另一方面，新能源、電子信息、節(jié)能環(huán)保、高端裝備等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，對稀土永磁、催化材料、發(fā)光材料等新材料的需求與日俱增，供需矛盾越發(fā)凸顯。江西是我國稀土資源大省，元素配分齊全、稀缺珍貴稀土儲量大，尤其以離子型稀土聞名。據(jù)江西省工信廳資料顯示，江西離子型礦產(chǎn)資源占全國比重達80%。憑借優(yōu)越的稀土資源優(yōu)勢，到2020年底，江西共有89家規(guī)上稀土企業(yè)，營業(yè)收入達269億元，居全國首位。資源是基礎(chǔ)，技術(shù)是關(guān)鍵，掌握了關(guān)鍵核心技術(shù)才能掌握產(chǎn)業(yè)發(fā)展命脈。摸清江西產(chǎn)業(yè)技術(shù)布局現(xiàn)狀，為前瞻謀劃江西稀土產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展路徑、提升江西稀土產(chǎn)業(yè)乃至我國稀土產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略地位都具有重要意義。

稀土產(chǎn)業(yè)技術(shù)進展歷來受到廣泛關(guān)注，許多學(xué)者以提取與分離、稀土金屬制備等單一技術(shù)環(huán)節(jié)為研究對象，以綜述形式論述最新技術(shù)進展[1-2]；另一方面，專利作為技術(shù)研發(fā)成果的集中體現(xiàn)，同時還承載豐富的市場和商業(yè)信息，許多學(xué)者從專利視角，以計量學(xué)方法對稀土產(chǎn)業(yè)技術(shù)開展研究。許振亮等[3]針對稀土上游產(chǎn)業(yè)技術(shù)，從技術(shù)成熟度、區(qū)域特征、高產(chǎn)研發(fā)機構(gòu)等方面，對其研發(fā)狀況了計量分析。黃莉等[4]對離子吸附型稀土礦的提取技術(shù)領(lǐng)域的專利信息進行多維度分析。張博等[5]比較研究了中國、日本、美國稀土磁性材料在全球主要市場的發(fā)展概況。但截至目前，圍繞江西稀土產(chǎn)業(yè)技術(shù)布局開展的研究卻鮮有被報道。本文以江西稀土產(chǎn)業(yè)技術(shù)為研究對象，從專利視角，對專利申請趨勢、產(chǎn)業(yè)技術(shù)構(gòu)成、重點研發(fā)機構(gòu)、研發(fā)熱點、技術(shù)流向、法律狀態(tài)等維度呈現(xiàn)江西稀土產(chǎn)業(yè)技術(shù)布局現(xiàn)狀，提出強化優(yōu)勢領(lǐng)域核心能力、加速研究成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化、建設(shè)企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新體系、加速全球技術(shù)布局等建議，供有關(guān)部門決策參考。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

本文選取全球權(quán)威專利檢索平臺——Derwent Innovation平臺開展專利檢索，專利數(shù)據(jù)來源Derwent World Patent Index數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫覆蓋全球100余個國家和地區(qū)的專利文獻，超過11 000萬件專利。為保證對江西稀土產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的專利實現(xiàn)應(yīng)檢盡檢，故以稀土各元素作為檢索內(nèi)容，采取關(guān)鍵詞+專利權(quán)人地址進行檢索，檢索式為TAB=("rare earth" or lanthan*OR Cerium OR Praseodymium OR Neodymium OR promethium OR Samarium OR Europium OR Gadolinium OR Terbium OR Dysprosium OR Holmium OR Erbium OR Thulium OR Ytterbium OR Lutetium OR Yttrium OR Scandium) and PAOD=(jiangxi)。結(jié)合人工篩查，獲得最終有效數(shù)據(jù)。利用Derwent Data Analyzer、Excel等軟件對專利信息進行分析和整理，以掌握該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展趨勢、近年來技術(shù)分布、研究熱點等。文中所指一項專利是指在多個國家或者地區(qū)提出的基于相同優(yōu)先權(quán)的專利申請，即通過同族合并的專利；一件專利是指申請人在不同的國家、地區(qū)或者組織所提出的專利申請，即經(jīng)過申請?zhí)柡喜⒌膶＠?/p>

2 結(jié)果與討論

截至檢索日期2021年9月20日，獲取江西稀土產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域相關(guān)專利6 217條，DWPI同族專利4 877項，其中申請實用新型1 670項，申請發(fā)明專利3 098項，授權(quán)發(fā)明專利1 306項。因?qū)＠麖纳暾埖绞跈?quán)周期限制，檢索到的部分專利尚在審查階段或未公開階段，2020年的專利數(shù)量僅供參考。同時由于發(fā)明專利具有更高的創(chuàng)造性，因而本文僅選取申請日期2020年之前(含2020年)的發(fā)明專利用于江西省稀土產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展態(tài)勢分析。經(jīng)人工判讀，剔除不相關(guān)專利，共獲取申請日期2020年之前的江西稀土產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)明專利2 871項。

2.1 專利申請整體趨勢

圖1是江西稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)明專利年度申請趨勢。受我國專利制度影響，目前能查閱到的國內(nèi)最早的稀土相關(guān)專利申請于1985年。江西于1985年申請發(fā)明專利5項，是國內(nèi)最早開始該領(lǐng)域研究的省份之一。1985—2005年的20 a時間里，該領(lǐng)域的年度專利申請量均在10項以內(nèi)，發(fā)展較為緩慢。2006—2015年，該領(lǐng)域?qū)＠甓壬暾埩坎粩嘣黾樱?016年專利申請量突破250項，江西稀土產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)迎來快速發(fā)展期，近年來年度申請量均維持在400項左右。

圖1 江西稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)明專利年度申請趨勢(單位：項)

2.2 技術(shù)構(gòu)成分析

結(jié)合IPC分類號以及人工判讀，對江西稀土產(chǎn)業(yè)技術(shù)構(gòu)成進行分析，如圖2所示，江西稀土產(chǎn)業(yè)技術(shù)主要包括采選、提取與分離、稀土金屬與合金、稀土化合物制備等前端產(chǎn)業(yè)技術(shù)，稀土磁性材料、光學(xué)材料、新能源材料、催化劑等深加工與應(yīng)用技術(shù)，稀土含量檢測技術(shù)，廢棄物處理與回收利用以及生態(tài)修復(fù)技術(shù)等。根據(jù)各環(huán)節(jié)目前申請發(fā)明專利數(shù)量計算，目前前端產(chǎn)業(yè)技術(shù)占比33%，其中提取與分離、稀土金屬與合金各占10%；深加工與應(yīng)用技術(shù)占比59%，其中磁性材料領(lǐng)域創(chuàng)新活動最為活躍，專利申請量占比11%；此外，稀土含量檢測技術(shù)占1%，污染物治理與生態(tài)修復(fù)技術(shù)占比約2%，廢料回收利用技術(shù)占比約8%。

圖2 江西稀土產(chǎn)業(yè)技術(shù)結(jié)構(gòu)(單位：項)

對主要幾類細分領(lǐng)域申請趨勢進行分析，發(fā)現(xiàn)江西稀土前端產(chǎn)業(yè)技術(shù)起步時間相對較早，自1985年始江西省科學(xué)院以及贛州有色冶金研究院即開始稀土提取與分離領(lǐng)域的專利布局，2010年以后該領(lǐng)域創(chuàng)新活動活躍程度明顯提升，江西理工大學(xué)、南昌航空大學(xué)、信豐包鋼新利稀土有限公司等單位紛紛涉足該領(lǐng)域。資源回收利用技術(shù)在2015年以后迎來快速的繁榮與發(fā)展。江西稀土深加工及應(yīng)用技術(shù)大約在1990年左右起步，2000年以后陸續(xù)有少量發(fā)明專利申請，2010年之后逐步進入穩(wěn)定發(fā)展期，年度專利申請量整體呈現(xiàn)上升趨勢，其中稀土磁性材料領(lǐng)域相關(guān)專利年度申請量呈現(xiàn)大幅度持續(xù)增長，表明該領(lǐng)域持續(xù)良好的發(fā)展態(tài)勢。

2.3 核心專利權(quán)人

根據(jù)各機構(gòu)在稀土領(lǐng)域申請專利數(shù)量，對江西稀土產(chǎn)業(yè)各細分領(lǐng)域的主要參與者進行梳理，如表1所示。從開展研發(fā)活動的單位性質(zhì)來看，整體而言，高等院校、科研院所仍然是開展技術(shù)創(chuàng)新活動的主要力量，主要有南昌大學(xué)、江西理工大學(xué)、南昌航空大學(xué)以及江西省科學(xué)院、贛州有色金屬研究院等，且高等院校及科研院所涉足的研究領(lǐng)域相對廣泛。相對而言，創(chuàng)新活動較為密集的企業(yè)較少。但值得一提的是虔東稀土、信豐包鋼新利稀土有限公司等企業(yè)在多個領(lǐng)域均表現(xiàn)活躍，其中虔東稀土是國家火炬計劃重點高新技術(shù)企業(yè)。從單個細分領(lǐng)域來看，提取與分離及資源回收與利用領(lǐng)域，涌現(xiàn)出信豐包鋼新利稀土有限公司、贛州恒源科技股份有限公司等技術(shù)積累較豐富的企業(yè)；稀土金屬與合金方面，也培育出龍南龍釔等優(yōu)質(zhì)企業(yè)，龍南龍釔榮獲2020年江西省專精特新中小企業(yè)。功能材料方面，稀土磁性材料領(lǐng)域表現(xiàn)相對突出，已經(jīng)培育出一批創(chuàng)新活動較活躍的企業(yè)，如江西熒光磁業(yè)有限公司、江西金力永磁科技股份有限公司、贛州富爾特電子股份有限公司、信豐包鋼新利稀土有限公司等，其中熒光磁業(yè)、金力永磁、富爾特電子分別獲2020年度江西省瞪羚企業(yè)、2021年度江西省制造業(yè)單項冠軍企業(yè)、2018年度江西省專業(yè)化小巨人企業(yè)，未來將拉動江西稀土磁材產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

表1 江西稀土產(chǎn)業(yè)主要細分領(lǐng)域核心專利權(quán)人

圖3 江西稀土產(chǎn)業(yè)前端與資源回收利用發(fā)明專利申請趨勢(單位：項)

圖4 江西稀土產(chǎn)業(yè)深加工及應(yīng)用發(fā)明專利申請趨勢(單位：項)

2.4 技術(shù)熱點

深加工環(huán)節(jié)是提升稀土產(chǎn)業(yè)鏈附加值的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其中稀土磁性材料是支撐當(dāng)前綠色節(jié)能體系的核心基礎(chǔ)材料，也是江西目前較有優(yōu)勢細分領(lǐng)域。如圖5所示，在稀土磁性材料領(lǐng)域，絕大多數(shù)發(fā)明專利聚焦在稀土永磁材料，此外還有少數(shù)關(guān)于磁制冷材料、磁致伸縮材料等的專利申請。關(guān)于稀土永磁材料的開發(fā)主要關(guān)注新型材料、材料制備工藝、生產(chǎn)設(shè)備以及應(yīng)用等。其中新型材料的研發(fā)重點以釹鐵硼為主，包括重稀土減量永磁材料、高豐度稀土永磁材料、納米晶稀土永磁材料等的開發(fā)。關(guān)于制備工藝方面，釹鐵硼磁體仍然以燒結(jié)、粘結(jié)兩種制備工藝為主。表面處理工藝方面，為提升永磁材料的防腐性能，實現(xiàn)在苛刻環(huán)境下的正常實用，目前南昌航空大學(xué)報道采用微弧氧化、噴涂技術(shù)制備燒結(jié)釹鐵硼磁體耐蝕性雙涂層；江西理工大學(xué)報道采用雙脈沖技術(shù)在釹鐵硼表面光沉積鎳層。

圖5 江西稀土磁性材料技術(shù)熱點

隨著江西生態(tài)文明省份建設(shè)的不斷深入，稀土回收環(huán)節(jié)也被賦予更多關(guān)注。目前江西稀土回收環(huán)節(jié)專利技術(shù)主要聚焦廢棄磁材、發(fā)光材料、陶瓷、合金以及電池廢料等固廢回收以及“三廢”中的物料回收，涉及的工藝技術(shù)有濕法回收、火法回收、聯(lián)合回收工藝以及短流程再造工藝，如表2所示。未來，環(huán)境友好、經(jīng)濟性高、全組分綜合利用技術(shù)發(fā)展前景廣闊[6]。

表2 資源回收與利用技術(shù)熱點分布/項

2.5 技術(shù)流向分析

為了解江西稀土產(chǎn)業(yè)專利技術(shù)的輸出情況，對專利申請的目標(biāo)國進行分析，如表3所示。總體來看，江西稀土產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)主要布局國內(nèi)市場。從時間維度來看，2008年之前，該領(lǐng)域相關(guān)專利暫未布局國外市場，2009年以后，陸續(xù)有國際專利申請，并且國際專利申請量呈現(xiàn)震蕩上升趨勢。主要的目標(biāo)國家及地區(qū)包括美國、歐洲、越南、澳大利亞、韓國等。從研究領(lǐng)域來看，國際專利布局的重點領(lǐng)域主要是磁性材料及提取與分離等環(huán)節(jié)。參與國外專利布局的專利權(quán)人以企業(yè)為主，包括江西熒光磁業(yè)有限公司、虔東稀土集團股份有限公司、信豐包鋼新利稀土有限公司、金力永磁、龍南龍釔、江西江鎢稀有金屬新材料股份有限公司等。

表3 江西稀土產(chǎn)業(yè)專利技術(shù)國外布局情況/件

2.6 法律狀態(tài)

對江西稀土產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)明專利的法律狀態(tài)進行分析，僅對在華專利進行統(tǒng)計。其中有效專利數(shù)量占比40.42%，失效專利占比37.56%，在審專利占20.24%。有效專利中，專利的平均有效期為4.6 a，低于我國專利的平均有效期(7.6 a)[7]；失效專利中，駁回和撤回的專利占比較高，分別為35.12%、36.42%，未繳年費的占比27.08%，期限屆滿的不足1%，這說明江西目前該領(lǐng)域所申請專利質(zhì)量水平仍有較大提升空間。

3 結(jié)論與建議

基于對江西稀土產(chǎn)業(yè)專利申請趨勢、技術(shù)構(gòu)成、專利權(quán)人、技術(shù)熱點、技術(shù)流向、法律狀態(tài)等進行分析，對江西稀土產(chǎn)業(yè)專利布局現(xiàn)狀形成以下結(jié)論：一是江西稀土產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展態(tài)勢整體向好，專利申請總量逐年攀升。前端產(chǎn)業(yè)起步早，技術(shù)積累優(yōu)勢明顯，深加工領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)布局相對較晚，正在形成以稀土磁性材料為主的優(yōu)勢領(lǐng)域；二是江西稀土產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新主體仍然以高等院校、科研院所為主，僅有虔東稀土、熒光磁業(yè)、金力永磁、龍南龍釔等幾家創(chuàng)新型企業(yè)，創(chuàng)新型領(lǐng)軍企業(yè)亟待培育；三是江西稀土產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域高價值、高質(zhì)量的專利技術(shù)較為缺乏，全球布局方面仍以國內(nèi)市場為主，國際市場亟待開發(fā)。基于以上分析，結(jié)合當(dāng)前形勢，提出以下發(fā)展建議。

1)強化優(yōu)勢領(lǐng)域核心能力。圍繞江西現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)與技術(shù)積累，以中國科學(xué)院贛江創(chuàng)新研究院為引領(lǐng)，聯(lián)合江西理工大學(xué)、南昌航空大學(xué)以及中國稀土集團、虔東稀土等省內(nèi)重點企業(yè)，瞄準稀土提取與分離、磁性材料、資源回收利用等環(huán)節(jié)的重大科學(xué)問題以及核心技術(shù)開展科學(xué)研究和技術(shù)攻關(guān)，打好基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究兩大根基。圍繞高附加的稀土深加工領(lǐng)域，應(yīng)當(dāng)緊抓省內(nèi)新能源汽車、智能制造等產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇，大力發(fā)展以高性能燒結(jié)釹鐵硼為代表的稀土永磁材料，打造“稀土永磁材料—永磁電機—新能源汽車”“稀土永磁材料—永磁電機—智能家電”“稀土永磁材料—永磁電機—工業(yè)機器人”等細分產(chǎn)業(yè)鏈，提升稀土磁材產(chǎn)業(yè)競爭力。

2)加速研究成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。目前，江西高等院校、科研院所擁有豐富成果積累，但高質(zhì)量專利產(chǎn)出較少。這與過去較長一段時間內(nèi)科研評價重數(shù)量輕質(zhì)量、重指標(biāo)輕實效、重短期輕長遠等問題不無關(guān)聯(lián)。因而應(yīng)當(dāng)盡快建立與新時期創(chuàng)新需求相匹配的科研評價體系，在創(chuàng)新過程中強化質(zhì)量與實效。另一方面，應(yīng)當(dāng)加強小試、中試平臺建設(shè)，打通從實驗室的科技成果到產(chǎn)業(yè)化技術(shù)應(yīng)用的技術(shù)梗阻。此外，應(yīng)當(dāng)加強產(chǎn)業(yè)技術(shù)公共服務(wù)平臺建設(shè)。目前江西已經(jīng)建有“稀土產(chǎn)業(yè)知識產(chǎn)權(quán)運營中心”，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮平臺作用，提升稀土產(chǎn)業(yè)知識產(chǎn)權(quán)運營服務(wù)能力，建立全球稀土專利數(shù)據(jù)庫，做好稀土專利分類檢索、供需信息發(fā)布以及關(guān)鍵技術(shù)動態(tài)監(jiān)測服務(wù)，促進稀土新材料產(chǎn)品創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化。

3)建設(shè)企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新體系。2021年中國稀土集團在江西贛州成立，為江西稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來重大機遇，但江西稀土產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新型領(lǐng)軍企業(yè)、中小企業(yè)仍然缺乏，因而應(yīng)當(dāng)加快培育創(chuàng)新型領(lǐng)軍企業(yè)及“專精特新”中小企業(yè)，盡快確立企業(yè)在創(chuàng)新中的主體地位。積極鼓勵創(chuàng)新資源向企業(yè)集聚，加大政府對企業(yè)的科技創(chuàng)新投入力度，積極探索發(fā)展以科研項目為牽引的科研院所與高等院校教師到企業(yè)掛職的創(chuàng)新制度，使創(chuàng)新人才向企業(yè)流動。鼓勵中國稀土集團、江鎢集團等國有大型企業(yè)積極參與國家重大項目和重大技術(shù)的研發(fā)工作，促進企業(yè)自身競爭力的提升，同時增加我國稀土產(chǎn)業(yè)綜合實力。

4)加速全球技術(shù)布局。加大省、市、縣各級對專利申請、授權(quán)的支持與激勵力度，積極引導(dǎo)企業(yè)強化知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)造、保護、運用、管理意識。引導(dǎo)中國稀土集團、虔東稀土、金力永磁等優(yōu)勢企業(yè)積極開展國內(nèi)外科技合作，在合作中提升國際視野，加快江西稀土行業(yè)企業(yè)融入全球稀土新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新鏈。鼓勵龍頭企業(yè)通過并購、控股等多種方式引進、吸收關(guān)鍵技術(shù)、前沿技術(shù)，提升行業(yè)地位。鼓勵有條件的企業(yè)制定與企業(yè)發(fā)展相匹配的技術(shù)發(fā)展路線圖與專利申請規(guī)劃，積極謀劃高技術(shù)含量成果的國際專利布局，逐步增強自身在全球產(chǎn)業(yè)鏈中的話語權(quán)。