基于专利数据分析的河南省新材料产业现状分析

刘云飞

摘要：本文充分运用专利信息资源，针对河南省新材料领域（包括高端合金材料、新能源电池、超硬材料、新型功能材料和无机非金属材料）在全国、河南省、中部六省以及全国支撑型知识产权强省等范围内开展了整体发展概况、区域分布、优勢技术分布、创新主体等进行了对比分析，明晰了河南省新材料产业的产业格局和发展趋势，以及河南在整个产业、中部六省和全国支撑型强省中的地位。

关键词：新材料产业;专利数据;河南省;产业格局与发展

中图分类号：F426文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）30-0037-06

Abstract： This paper made full use of the patent information resources，took comparative analysis of overall development， regional distribution， superior technology distribution， and innovation subjects on the new materials in Henan province （including high-end alloy materials， new energy batteries， super hard materials， new functional materials and inorganic non-metallic materials），in  the whole country， Henan provinces， central six provinces and the national support intellectual property rights province and so on，then clarified the industrial pattern and development trend of the new material industry in Henan province， as well as the status of Henan in the whole industry， the six provinces in the middle of the central region and the strong province of the national support type.

Key words： new material industry;patent data;Henan province;industrial pattern and development

1 引言

新材料是指新出现的具有优异性能和特殊功能的材料，以及传统材料成分、工艺改进后性能明显提高或具有新功能的材料。融入了当代众多学科先进成果的新材料产业是支撑国民经济发展的基础产业，是发展其他各类高技术产业的物质基础[1]。

纵观历史，新材料可以导致颠覆性技术的出现，从而推动产业变革。如白光发光二极管（WLED）的出现，开辟了照明新纪元;液晶屏替代阴极摄像管，曾带来了显示革命[2];现在有机发光二极管（OLED）[3]、印刷显示、激光显示又将崛起，可谓一代材料、一代器件、一代整机。经过多年努力，我国新材料产业取得了重要成就，技术水平日益提高，产业规模不断扩大，具有自主创新能力的新材料产业体系正在形成，为我国以航空航天、轨道交通、信息、生物、新能源等为代表的高技术产业突破技术瓶颈、实现跨越发展提供了强有力的支撑。

但总体上看，我国新材料产业的竞争力仍需加强，以企业为主体的自主创新体系亟待完善，部分核心关键材料受制于人，高端材料对外依存度依然较高。为此，抓紧机遇，合理规划，提升新材料产业的支撑能力势在必行，这对加快我国经济发展方式转变、增强国防军工实力、实现节能环保目标具有重要的战略意义。

近几年，世界各国纷纷在新材料领域制定了相应的规划，全面加强研究开发，并在市场、产业环境等不同层面出台政策。美国于2009年、2011 年和2015 年三度发布《国家创新战略》，其中清洁能源、生物技术、纳米技术、空间技术、健康医疗等优先发展领域均涉及新材料;2012 年制定的《先进制造业国家战略计划》，进一步加大对材料科技创新的扶持力度。欧盟为实现经济复苏、消除发展痼疾、应对全球挑战，于2010 年制定了《欧洲2020 战略》，提出三大战略重点。德国政府发布了《创意、创新、繁荣：德国高技术2020 战略》，其中“工业4.0”是十大未来项目中最为引人注目的课题之一。2013 年英国推出《英国工业2050》，重点支持建设新能源、智能系统和材料化学等创新中心。日本于2010 年发布了《新增长战略》和《信息技术发展计划》。韩国于2009 年公布了《绿色增长国家战略及五年行动计划》和《新增长动力规划及发展战略》。巴西、印度、俄罗斯等新兴经济体采取重点赶超战略，在新能源材料、节能环保材料、纳米材料、生物材料、医疗和健康材料、信息材料等领域制定专门规划，力图在未来国际竞争中抢占一席之地[4]。

“十二五”以来，我国政府高度重视新材料产业的发展，随着《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》和《新材料产业“十二五”发展规划》等国家层面战略规划的出台，工信部、发改委等有关部委相继发布了新材料产业及其他战略性新兴产业的相关发展规划。科技部发布了相关科技发展专项规划，其中绿色制造科技发展、半导体照明科技发展、绿色建筑科技发展、洁净煤技术科技发展、海水淡化科技发展[5]、新型显示科技发展、国家宽带网络科技发展、中国云科技发展、医学科技发展、服务机器人科技发展、高速列车科技发展、制造业信息化、太阳能科技发展以及风力发电、智能电网重大科技产业化工程等，都包含了新材料的研发和应用内容[6]。

2016年11月29日，国务院印发《国务院关于印发“十三五”国家战略性新兴产业发展规划的通知》，通知指出，“十三五”期间，进一步发展壮大新一代信息技术、高端装备、新材料、生物、新能源汽车、新能源、节能环保、数字创意等战略性新兴产业，推动更广领域新技术、新产品、新业态、新模式蓬勃发展，建设制造强国，发展现代服务业，为全面建成小康社会提供有力支撑。与传统材料相比，新材料产业具有技术高度密集，研究与开发投入高，产品附加值高，生产与市场国际性强等特点。另外，新材料产业的外溢性极强，辐射范围极广，往往带动其他行业和领域随之发生变化。新材料细分的超导材料、石墨烯、液态金属等25个行业中，大多产业的年产值在百亿元，其中与第三次工业革命相关的3D打印、传感器首当其冲，发展市场空间高达万亿元。

世界科技发展趋势和产业科技竞争情报是国际科技研究的热点领域，也是主要发达国家科技创新竞争的焦点。专利分析研究是主要途径，对制定产业发展战略规划，确定企业技术创新发展路线具有重要的现实意义。本文将依托于用于分析的数据集合，采用科学合理的分析方法，分析新材料产业在河南的产业格局和发展方向、河南新材料产业集群在全国、中部六省和支撑性强省等的地位。

2 产业发展研究

2.1 技术发展趋势研究

河南新材料产业专利的申请总体呈上升趋势，发展过程可以粗略地分为以下几个时间段：

1986—2006年（萌芽期）：这一阶段河南在新材料产业的专利申请量很少，年专利申请量在100件以下。从技术生命周期图能够看出，2000—2006年，专利申请量增速缓慢，但是申请人数量却增速较快，说明在新材料产业萌芽期，已经有数量相当的企业进入该市场，但是研发力却普遍相对较弱。

2006年至今（快速发展期）：这一段河南在新材料产业的专利申请量基本呈现出快速增长的态势，在2011年达到申请量的小高峰，当年专利申请量达452件，创历史新高。在2011—2012年出现短期下滑之后，又出现持续增长的态势。

2006年至今，在年申请量和年申请人数两个方面均呈现快速增长的态势，且在2010年至2011年间，申请量由2010年的不足300件，猛增至2011年的近500件，通过进一步分析得知，在该时期郑州人造金刚石及制品工程技术研究中心（专利申请量为97件）、郑州市钻石精密制造有限公司（专利申请量为47件）、郑州远东耐火材料有限公司（专利申请量为42件），由此可见，这个时期是超硬材料和耐火材料技术推动了河南省的超硬材料技術以及新材料产业的发展。2011年至2012年间，专利申请量呈现出缓慢递减的态势，而年申请数量却出现了持续增长的态势，可以推测，在该时期，河南涉及的超硬材料和耐火材料的技术已经趋于成熟。2012年至今，专利申请量又一次出现猛增的态势，进一步分析发现，在这一时期出现特硬质材料以及磨具等新技术，如代表上述新技术的专利权人有郑州博特硬质材料有限公司（专利申请量39件）、郑州磨料磨具磨削研究所有限公司（专利申请量33件）、河南和汇磨料磨具销售有限公司（专利申请量23件）。

2.2 重点市县专利申请概况研究

郑州的专利申请量占整个河南省专利申请总量的五成，申请量为2 137件。郑州首次提出与新材料相关的专利申请是1988年，1988—2004年专利申请量增长缓慢。2004年至今，专利申请量整体呈现出快速增长的态势。

申请量排名第二的洛阳，专利申请量为607件，占比15%。洛阳在新材料产业起步早于郑州，但是发展速度稍落后于郑州，洛阳首次提出与新材料产业相关的专利申请是1986年，早于郑州两年。1986—2006年的专利申请量较少，增长速度缓慢。2006年至今，专利申请量有所增加，但是增长速度相对郑州较低。

排名第三的为焦作，专利申请量为232件，占比6%。焦作首次提出与新材料相关的专利申请是2004年，2004—2010年专利申请量增长缓慢。2010年至今，专利申请呈现出线性增长的态势。

其余依次为许昌、南阳和新乡，专利申请量和占比分别是229件，5%;190件，5%;76件，2%。

2.3 技术主题研究

通过阅读河南省新材料产业的专利并统计数据得知，河南新材料产业的研究当前主要集中在超硬材料、耐火材料和合金三个大的细分技术领域。

2.3.1 超材料细分技术领域。近20年，超硬材料的专利申请总量为1 724件，约占新材料产业专利申请总量的66%。超硬材料涉及应用和制备两个方面，其中，超硬材料应用的专利申请量为964件，占超硬材料申请量的56%，占新材料产业专利申请总量的37%。超硬材料应用主要涉及磨削抛光或刃磨用、车削镗削、磨削或抛光的机床等三个方面，上述三个方面的专利申请量以及占超硬材料应用专利申请量的比值分别是298件，31%;223件，23%;182件，19%，除此之外，超材料应用还涉及钻头，专利申请量为157件，占比16%;加工石头或类似石头的材料，专利申请量为104件，占比11%。超硬材料制备的专利申请量为760件，占超硬材料申请量的44%，占新材料产业专利申请总量的29%。

2.3.2 耐火材料细分技术领域。从来自“Market sand Markets”机构的预测了解到，耐火材料在未来三年内的全球市场规模将会达到337亿美元，其规模要远超先进复合材料、有机硅、高性能合金等其他新材料产业的细分技术领域。

受全球市场需求的驱动，河南在耐火材料细分技术领域的专利申请量为790件，占新材料产业的三成左右。

2.3.3 合金细分技术领域。随着航空航天、汽车和3C等产业对特殊合金的需求，当前诸如镁合金、铝镁合金、钨钼合金的研究也是越来越火热，表现在专利申请方面，合金细分技术领域的专利申请量为106件，占新材料产业的4%左右。

2.4 专利权人研究

2.4.1 企业领衔新材料产业。河南省申请量排名前10的申请人中，企业占9个，高校占1个。郑州人造金刚石及制品工程技术研究中心位于榜首，申请量为212件，中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司排名第二，申请量为136件，排名第三的是河南黄河旋风股份有限公司，申请量为128件。唯一一所高校为郑州大学，申请量为68件，排名第九。

2.4.2 申请人涉及技术领域较为集中。申请量排名前10的申请人，涉及IPC分类号为5个，具体为申请量排名第一、第三、第八和第十的申请人均涉及B01J3/06，对应超硬材料制备设备;申请量排名第二、第九的申请人均涉及C04B35/66，对应耐火材料;申请量排名第五和第七的申请人均涉及B22F7/02，对应超硬材料制备。剩余两个申请人涉及不同技术领域。

2.4.3 技术集中度各有不同。申请量排名前10的申请人中，申请量排名第一的技术集中度最高，为68%;其实是申请量排名第二的中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司，为51%;技术集中度排名第三的是申请量排名第十的中南钻石有限公司，为35.9%。

3 产业定位研究

3.1 全国及主要区域专利申请概况研究

从表1能够看出：全国新材料产业的专利申请量达到38 160件，目前还维持有效的专利15 011件。

支撑型强省、中部六省及河南省近五年专利申请活动与全国的整体情况相比较为活跃，表现在近五年的专利申请量占全部申请量都在60%以上，均高于全国水平。

河南省新材料产业的发明专利申请的质量高于同行业全国水平，与支撑型强省、中部六省相比也处于优势地位，尤其是近五年发明专利授权率33%高于全国（29%）、支撑型强省（31%）及中部六省的（31%）一般水平。

河南省新材料产业专利申请中实用新型专利申请占比较多，达53%，较发明专利申请占比多6个百分点;相比较，支撑型强省（发明占比56%）和中部六省（发明占比58%）发明专利占比均高于实用新型占比。

综上可见，河南省新材料产业总体规模及创新能力较中部六省及支撑型强省有较大优势，但从产业结构上看则表现为：产业下游应用环节企业和实用新型专利数量较多，产业上游材料研发、制备工艺相关企业和发明专利申请数量占比略低。

3.2 中部六省技术格局及发展趋势研究

中部六省中，河南专利申请量位居第一，为4 087件，占中部六省申请总量的43%。湖南、安徽和湖北并列位居第二，专利申请量在1 500件左右，均占中部六省申请总量的16%。江西和山西在中部六省中表现并不出色，具体地，江西省略优于山西省，专利申请量为515件，占比为5%，而山西省的专利申请量仅为351件，占比4%。

从图2能够得出以下结论。

3.2.1 河南与其他五省份同时起步，当前河南领先。河南与其他五省份几乎是同时期涉足新材料产业，即均在20世纪80年中后期首次提出与新材料相关的专利申请。从当前各省份专利拥有量来看，河南领先于其他五省份。

3.2.2 相同发展时期，河南表现出色。河南新材料产业的发展可以划分为萌芽期（1986—2006年）和快速发展期（2006年至今），下面将通过分析同时期其他五省份的专利申请情况，以对比中部六省在新材料产业发展的差异。

湖南、安徽和湖北与河南发展时期吻合，即1986—2006年为萌芽期，但是湖南、安徽和湖北在萌芽期的专利储备要远远小于河南省;2006年至今为快速发展期，但是湖南、安徽和湖北在快速发展期的专利申请速度与河南相比均表现逊色。

江西在1985年至2007年间为萌芽期，在该时期的专利申请量与河南以及其他各省相比，相对较少，专利储备薄弱。2007年至今，专利申请量虽有所增长，但是增速缓慢，即处在缓慢发展阶段，还未进入快速发展时期。

山西省在1985年至2006年间同样处于萌芽期，与江西省表现相同，即专利储备比较薄弱，但是2006年之间，其专利申请的增长速度还不及江西省。

3.3 支撑强省技术格局及发展趋势研究

支撑型强省中，河南专利申请量位居第一，为4 087件，占支撑型强省申请总量的41%。山东位居第二，专利申请量为2 070件，占支撑型强省申请总量的21%。湖南位居第三，专利申请量为1 542件，占比16%。其余三省专利申请量在1 000件以下，三省专利数量累加占支撑型强省申请总量的21%。

从图3能够得出以下结论。

3.3.1 从起步看各省市新材料产业发展。河南与湖南、山东同时起步，即均在20世紀80年中后期首次提出与新材料相关的专利申请。从当前各省份专利拥有量来看，同期涉足新材料产业的上述三省，当前河南领先于其他两省份。福建和陕西起步晚于上述三省，即福建和陕西均在21世纪初首次提出与新材料相关的专利申请。重庆市在新材料产业表现逊色，其最早是在2007年才首次提出与新材料相关的专利申请。

3.3.2 从相同发展时期看各省新材料产业发展：河南新材料产业的发展可以划分为萌芽期（1986—2006年）和快速发展期（2006年至今），下面将通过分析同时期其他五省市的专利申请情况，以对比支撑型省在新材料产业发展的差异。

湖南和山东与河南发展时期吻合，即1986—2006年为萌芽期，但是湖南和山东在萌芽期的专利储备要远远小于河南省;2006年至今为快速发展期，但是湖南和山东在快速发展期也有差异，具体地，湖南在快速发展期的专利增长率相对于山东较低，即山东在该时期的发展稍优于湖南。

福建和陕西不仅是在同一时期涉足新材料产业，而且上述两省专利申请趋势也基本一致，即从21世纪初首次提出与新材料产业相关专利申请至今，其专利申请量基本均呈现出直线上升的态势，相比于陕西，福建省的增速更快。

重庆市从2007年首次提出与新材料产业相关的专利申请至今，其专利申请量有所增加，但是增速缓慢，当前依然处在萌芽期，暂未迎来快速发展阶段。

4 结语

回望近30年河南省新材料产业的专利申请概况、地域布局、技术分布、重要专利权人等，以及与中部六省（河南、湖南、安徽、湖北、江西和山西）和支撑型强省（河南、湖南、山东、福建、陕西和重庆）的对比定位，可得到以下结论。

其一，从产业发展研究看河南新材料产业的现状与发展。河南近30年在新材料产业领域专利申请量累计达到4 087件，其中郑州市与河南其他市相比，表现突出，其专利拥有量为2 137件，占河南省申请总量的5成，洛阳占不到2成。根据河南省的技术分布情况可明显看出超硬材料研究占新材料产业的7成多，耐火材料研究为3成，合金研究不到0.5成，即河南在超硬材料这一细分技术领域具有显著研究倾向性。在专利权人层面，申请量排名前10的申请人中，企业占9个，高校仅占1个。另外，从当前研发活跃度看，申请量排名前5的申请人中，除了郑州人造金刚石及制品工程技术研究中心外，其他4个申请人的当前研发活跃度均表现出色，即在40%以上。

其二，从产业定位研究看河南新材料产业的优势。新材料产业中国近30年累计申请量已达38 153件，在河南省范围内，新材料产业近30年累计申请量达到4 087件，2006年至今一直处于快速发展阶段，年申请量维持在400件以上，而河南与中部六省以及支撑型强省相比，其专利申请量均呈现出领先的态势。具体地，与中部六省比，河南的专利拥有量占中部六省专利拥有总量的43%、占支撑型强省专利拥有总量的41%。

参考文献：

[1] 師昌绪.关于构建我国“新材料产业体系”的思考[J].工程研究：跨学科视野中的工程，2013（1）：5–11.

[2] Shuji N. Future technologies and applications of III-nitride materials and devices[J].Engineering， 2015（2）：161.

[3] 段炼，邱勇.OLED照明及OLED有源显示材料与器件[J].新材料产业，2011（2）：20–26..

[4] 中国工程科技发展战略研究院.2014中国战略性新兴产业发展报告[M].北京：科学出版社，2013.

[5] 徐南平，高从堦，金万勤.中国膜科学技术的创新进展[J].中国科学工程，2014（12）：5–9.

[6] 屠海令，张世荣，李腾飞.我国新材料产业发展战略研究[J].中国工程科学，2016（04）：90-100.