(中国科学技术信息研究所，北京 100038)
摘 要： 文章以德温特世界专利创新索引网络数据库为数据源，从多个 角度对检索到的碳纳米管专利文献进行分析，阐明了主要专利权人在该技术领域的相关关系 、碳纳米管专利的主题关联、专利在世界主要国家的分布等情况。
关键词：碳纳米管；专利；计量分析
中图分类号：G306 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2009)13—0081—04
碳纳米管（carbon nanotube，CNT,又名巴基管、纳米碳管）是在1991年1月由日本筑波NEC 实验室的物理学家Iijima［1］使用高分辨率分析电镜从电弧法生产的碳纤维中发现 的。碳纳 米管有其独特的电学、化学、电子及物理等特性，如：CNT的硬度与金刚石相当，却拥有良 好的柔韧性，可以拉伸；CNT的强度比同体积钢的强度高100倍，重量却只有钢的1/7到 1/6［2］。所以，近年来有关碳纳米管的研究一直是国际科学的前沿领域之一 。作为纳米 材料中最具潜力的材料之一，碳纳米管有着广泛的应用前景。当前，碳纳米管的应用研究现 状主要表现在以下几方面：储氢材料、场致发射、新型碳纤维材料及增强材料、用作超级电 容器电极材料、新型的电子探针、新一代的电子器件、用于锂离子充电电池的电极材料、作 为隐身材料、用作催化剂组分、在碳纳米管内进行管道合成、碳纳米管肌肉、高分子/碳纳 米管复合材料、作为传感器等［3］。
1 数据源与分析工具
专利文献是科研人员拟定科研课题、制定科研规划、掌握国外科学技术水平、攻克技术难关 的主要参考资料，也是新产品试制、技术更新换代的依据［4］。根据世界知识产权 组织的统计，专利文献中包含了世界上90%～95%的研发成果，如果能够有效地利用专利信息 ，不仅可以缩短60%的研发时间，更可以节省40%的研发经费［5］。
为了解析碳纳米管专利的基本分布情况，以美国科学情报研究所ISI的德温特世界专利创新 索 引（Derwent Innovations Index，DII）网络数据库为数据源，以主题词（即这些词组在论 文的标题、关键词、摘要中出现）的方式进行检索，检索式为“（carbon nanotube*）or（ carbon nano tube*）or（carbon nanometer tube*）or（carbon nano-tube*）or（carbon -nano-tube）”，检索时间段为all years，检索时间为2008 年7 月31日，共检索到6 944 条专利数据。（由于以年为分析单位，为了保证分析的准确性,2008年的数据仅作展示和参 考之用）。文章主要采用spss、excel、pajek软件和人工分析相结合的方法对专利进行分析 。
2 碳纳米管技术专利分析
将检索到的6 944件专利进行数据清洗后，利用spss、excel、pajek等软件从多个角度对碳 纳米管专利进行数据分析。
2.1 专利年份分布
当发明人就同一发明主题在多个国家提出专利申请时， Derwent（德温特）公司会将其收到 的在“主要”国家首次公开的专利申请文件定义为基本专利，而将随后一定时间内收到的在 其他国家申请的专利视作同族专利，且只统计一次。
碳纳米管基本专利公开年份同专利数量关系如图1所示。从图中可看出，碳纳米管专利数量 在总体上呈现出明显的增长态势（世界上大多数国家都实行专利早期公开制度，专利申请后 一般都在18个月以后才给予公布［6］，故2006年小部分、2007部分及2008年大部分 申请的专利尚未公布，为保证分析准确性，2007～2008年部分专利数据仅供展示之用）。从 专利申请年份可以清楚地发现，1999～2005年碳纳米管专利申请数一直处于快速发展态势， 这一方面显示了碳纳米管技术逐渐走向成熟，另一方面也表示碳纳米管技术正引起各国重视 ，研究成果逐渐增多。
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2.2 优先权专利分析
通过优先权专利的区域分析，可以基本了解不同国家和地区对某一技术的研究水平。图2为 优先权专利在世界主要国家/地区（专利数>10件）的年份分布情况。所谓优先权，是指申请 人在一个缔约国第一次提出申请后，可以在一定期限内就同一主题向其他缔约国申请保护， 申请可以享用第一次申请的申请日期［9］。
由图2优先权区域分析发现，日本不但在碳纳米管方面的研究开始得较早，而且在数量上也 以2 531件专利保持着第一的优势，在此方面的研究水平稳居第1；可见日本在这方面的研 究投入力度最大，研究程度也很广。美国以1 589件位居第2，韩国与中国大陆分别排第3 、第4。此外，我国台湾地区的研究实力也不容小觑，排在第五的位次。
2.3 专利的国家与地区分布分析
如果将专利的所有同族专利统计在内，则可以发现美国、日本、韩国、中国专利排在前4位 ，见图3。这表明了各个国家的研究人员都非常重视在这4个区域的市场。此外，美国、日本 、韩国和中国专利排名靠前进一步说明这几个国家在该领域的领先地位，所以研究者才会竞 相申请这几个国家的专利。
2.4 专利主题关联分析
国际专利分类（International Patent Classifications，IPC）是世界各国专利机构都采 用的专利分类方法。IPC按五级（阶）分类：部、大类、小类、大组、小组［7］。I PC分类包 括了与发明创造有关的全部知识领域，专利审查员一般会为每一件专利分配多个主题相同或 者相近的IPC分类号，各个IPC分类号都富含专利相关的技术信息，通过对IPC分类号进行共 现分析可以获得很多的信息。
统计在所有主、副IPC分类号中各IPC分类号出现的频数，选择频数大于等于50的IPC分类号 ，并且统计这些IPC分类号与所有IPC分类号的共现次数。通过构造IPC共现矩阵，利用统计 分析软件SPSS中对矩阵中数据进行计算，得到IPC分类号之间的Person相关系数。对IPC所代 表的技术主题进行整理，利用Pajek软件绘制碳纳米管专利的主题关联图，如图4所示。可以 看到，“碳的制备、纯化”主题下所含专利数量最多（共2 050件），但从它与别的节点间 的连线粗细看，该主题与别的主题之间的相关强度却较弱。此外，“碳及其化合物”、“冷 阴极”、“超微结构的制造或处理”3个主题下的专利也很多，在1 000～1 400件之间。按 照主题间 关联度强弱可把碳纳米管专利的主题分为3个组群，其中包括2个较大的组群和1个较小的组 群。关联图左边大组群的专利主要和电极、阴极相关；右边大组群的专利主要和半导体相关 。关联图的下半部分还有很多孤立的节点，它们与别的主题间的关联度都很弱，但与它们相 关的专利数量却不容小视。从图中节点间连线组成的错综复杂的网络可以看出各技术主题联 系的紧密程度，也说明了碳纳米管技术领域各技术的相互依存与促进。
注：图中节点表示专利的主题；节点的大小表示专利数量，节点越大则专利数量越多；节点 间连线的粗细表示主题的相关关系，连线越粗则相关关系越强，本分析中已设定阀值将关联 度很小的连线进行了过滤。
2.5 专利权人分析
专利权人一般可分为公司、科研机构、大学、个人4种主要类型，公司、科研机构、大学三 种机构专利申请较多的前10名见表1。由表1数据可知，在碳纳米管领域申请专利较多的前10 个公司中，日本占了5个席位，共申请专利479件；韩国占了3个席位，共申请专利489件；其 次是我国的台湾地区占了2个席位，分别是鸿海精密工业股份有限公司和鸿富锦精密工业（ 深圳）有限公司（该公司是富士康集团旗下的公司，富士康集团又属于鸿海集团），共申请 专利304件。在申请专利较多的前10个科研机构中，我国台湾的工业技术研究院位居榜首， 申请专利81件；其余的多为韩国、日本、美国、中国（大陆地区）、法国科研机构，专利 申请量在15～45件之间。在申请专利较多的前10个大学中，我国占了5个席位，清华大学、 上 海交通大学、中原工学院、浙江大学、天津大学专利申请量分别以164、55、48、44、21件 的专利申请量排名第1、3、5、6、9；美国和日本各占了2个席位，韩国占了1个席位。从这30个机构的专利申请情况可以看出，在碳纳米管技术研究 方面，我国大陆地区的大学在 全球大学碳纳米管技术研究中站着举足轻重的地位，但我国大陆地区企业在碳纳米管技术研 究方面的实力则相对显得较为逊色；我国台湾地区以及美国、韩国的科研机构在世界上也有 着特别强的碳纳米管技术研究实力；在世界企业中，韩国、日本、我国台湾地区企业的碳纳 米管技术研究实力也位居世界前列。
选择专利数量大于10的非个人专利权人进行专利权人相关性分析。以IPC分类号为特征属性 ，统计出专利权人在各IPC中出现的次数，并构造出IPC-专利权人矩阵，然后利用spss软件 通过矩阵计算得到各专利权人之间的person相关系数，把专利权人之间的相关关系转换成特 定的数据格式并利用网络分析软件Pajek绘制各专利权人的技术关联图，所图5所示。
注：圆表示专利权人；圆的大小表示专利数量；圆之间的连线粗细表示专利权人之间的技 术关联强度，越粗则技术相似性越强；本分析设定阀值将相似性相对很弱的连线给予了过滤 。
从图5中可以看到，SAMSUNG SDI CO LTD、HON HAI PRECISION IND CO LTD、UNIV QINGHUA 、HONGFUJIN PRECISION IND SHENZHEN CO LTD、LG ELECTRONICS INC等专利权人拥有的专 利数量都较多，是该技术领域里的主要研究力量；还可以看