曼徹斯特大學石墨烯專利特點、專利運營分析及與中國合作的思考

曼徹斯特大學在石墨烯研究領域享有很高的國際聲譽，中國石墨烯產業各方參與者非常重視與曼大石墨烯研究團隊的合作。本文通過對曼徹斯特大學石墨烯專利技術特點、專利運營方式進行分析，提出對雙方合作時中方應注意問題的思考。

一、 引言

曼徹斯特大學在石墨烯研究領域享有很高的國際聲譽。該校物理學家安德烈·蓋姆（Andre Geim）和康斯坦丁·諾沃肖洛夫（Konstantin Novoselov），用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯，在2010年共同獲得諾貝爾物理學獎。

2013年，英國政府聯合歐洲研究與發展基金會共同出資6100萬英鎊在曼徹斯特大學創建國家石墨烯研究院（NGI）。曼大國家石墨烯研究院在國際石墨烯研究領域首屈一指,被譽為全球石墨烯科研活動的中心。

2014年，英國再投資6000萬英鎊在曼徹斯特大學成立石墨烯工程創新中心（GEIC），打造新的尖端石墨烯研究設施，以開發和維持英國在石墨烯及有關2-D材料方面的世界領先地位。GEIC目前已與多家企業建立合作夥伴關係，有效地推動了石墨烯創新成果轉化。

曼大的石墨烯研究在智慧財產權管理保護與運營上都非常成功。通過成立專門專利運營公司，學校實現了相關石墨烯專利的商業化運作，加速了技術轉化速度，帶來巨大經濟利益。

與此同時，曼徹斯特大學國家石墨烯研究院（NGI）、石墨烯工程創新中心（GEIC）及兩位諾獎得主科學家積極與各國企業及研究機構合作，擴展與鞏固其在國際石墨烯研究領域的影響，這其中尤其與中國的合作表現最為突出。

二、專利分析

首先對曼徹斯特大學的石墨烯專利進行檢索，得到近90個專利族，共40餘個技術組合。總體來看，曼大的石墨烯相關專利申請數量較多，覆蓋國家和地區全面，研究領域涉及廣泛。

1、專利申請趨勢

2010年Geim和Novoselov獲得諾獎，從此曼大關於石墨烯的專利申請開始大規模增長。2015年曼大石墨烯專利申請量稍有回落，後隨著國家石墨烯研究院和石墨烯工程創新中心的工作不斷推進，石墨烯的專利申請數量在2016年後又形成明顯上升趨勢（2017年後的專利數據因公開延遲暫只做參考）。

2、技術發展趨勢

上圖對曼大的石墨烯專利申請從專利分類角度進行分析，按申請年度分析了不同技術的專利分類佔比。由以上圖可以看出：

C01B31類（主要涉及石墨烯的製備方法和裝置）在2014年以前都佔有較大的比重，但是近年來比例逐漸下降；這說明曼徹斯特大學的石墨烯技術在基礎生產和製備領域發展早，技術較成熟，但近年來此類技術更新較少。

H01L29類（半導體器件）、C25B1類（無機化合物或非金屬的電解生產）這兩類專利出現較早，但是近兩年申請數量波動較大，呈明顯下降趨勢。此類技術主要是電晶體器件、半導體材料等以及電化學電池領域，說明曼徹斯特大學的石墨烯研究在這兩個領域發展時間短，技術增長快，技術相對成熟，也從側面反映出近兩年對熱度下降明顯。

B01D類（分離；包括B01D67/69/71），從2013年開始發展，呈波動增長的趨勢，在近幾年的專利申請中都佔有較大的比例。這類專利主要涉及水淨化、滲透、屏障材料等及其製備方法，說明近幾年曼大的石墨烯相關技術在此領域形成新的關注熱點。

3、主要技術方向

對專利檢索結果進行聚類分析，可見曼大石墨烯專利的技術方向主要集中在：

（1）二維材料、納米複合材料的製備（主要是石墨烯及相關2D材料的製備方法和裝置），例如：「功能化石墨烯」。石墨烯和相關2D材料及它們的複合材料的大規模生產及應用需要極其成熟的製備方法，進而才能加快材料產業化的步伐；

（2）水淨化（包含水分離、滲透等），例如：「水純化」、「使用膜分離水」等，可應用在海水淡化，環保水處理等領域；

（3）油墨的製備方法和裝置，例如：「油墨配方」。印刷石墨烯技術可以實現低成本，可持續和環保，並為低功耗電子設備提供射頻能量收集；

（4）電化學電池、電化學插層納米片等電化學領域材料的製備方法，例如：「一種電潤溼的電極裝置」，該技術可廣泛應用於通信設備中，蓄電方便快捷，耗電較慢；

（5）半導體材料、電晶體器件等，例如：「用於製作電晶體的裝置和材料」、「包含石墨烯的熱電材料和裝置」，對於提升電子產品的品質和性能具有重要的作用；

（6）阻隔材料（去除溶質的有機溶液、改變質子的有機結構等），例如：「還原氧化石墨烯阻隔材料」，這些石墨烯在塗層材料方面的應用技術近兩年來商業市場發展迅速；（7）傳感器、光感元件等，例如：「提高等離子激元的結構和設備」，該技術對於可穿戴技術的發展具有重要的意義。

4、地域分析

上圖說明 ，曼大的石墨烯專利技術申請在地域範圍基本上涵蓋了世界上的主要國家和地區，對外合作優勢明顯，而且相關專利也通過與世界各地夥伴的合作積極應用於實踐。

三、智慧財產權運營

1、運作體系

曼徹斯特大學的石墨烯和其他二維材料相關技術商業化的方法是以創新生態系統的概念為指導，強調了必須培育全球領先的科學研究與合作體系，並吸引了來自全行業的投資和商業化的智慧財產權。

曼徹斯特生態系統平臺主要有五方面組成：1、國家石墨烯研究院（學術為主導，產業的合作與所有類型和規模的公司的合作）；2、石墨烯技術創新中心（促進產業為主導的發展與學術的參與）；3、校園內約200多名學術研究人員的研究力量；4、曼徹斯特大學知識產權局（UMIP®）是曼徹斯特大學創新有限公司（www.umi3.com）的一個部門，是大學智慧財產權商業化的代理商。UMIᶟ由大學全資擁有，擁有超過30年的智慧財產權商業化歷史；5、Graphene Enabled Systems（石墨烯啟用系統有限公司也是大學全資子公司，側重於從工業中產生需求為導向的技術服務），專門支持石墨烯企業與大學的合作。

曼徹斯特大學2D材料智慧財產權組合的商業化路線圖

2、主要方向

曼徹斯特大學的智慧財產權運營有非常明確的目標，Graphene Enabled Systems公司專利運營和尋求業界合作的主要方向集中在：

石墨烯能夠增強複合材料的機械性能

石墨烯和其他二維材料在使用噴墨印刷系統的部件上的應用

由石墨烯或其他2D材料製造膜，其允許選擇性地過濾離子和分子

使用石墨烯攜帶和存儲電荷的能力

開發防腐系統

對比以上對曼大的石墨烯專利分析中的技術方向分析 ，可見其具備相當優勢的材料製備等基礎研究技術並不在學校技術轉移的重點之列，學校明確地把專利運營的主要目標集中在更接近應用角度的技術方向上。

3、運營效果

自2004年以來，曼徹斯特大學的智慧財產權運營企業通過對管理項目出售、股份分拆、許可收入以及智慧財產權轉讓為大學創造了超過1.15億英鎊的價值。此外，第三方風險投資者已投入4.3億英鎊投入大學的分拆項目，其中一些項目已獲得國家和地區企業獎項。

四、合作分析

所有的技術商業化都離不開與產業界的積極溝通與合作。曼大建立了一級合作夥伴、二級合作夥伴及加盟合作的對外技術合作體系，分別針對不同規模和合作內容的機構或企業。以下是曼大在石墨烯領域的典型技術合作案例：

1、與中國之外的其他國家合作（主要集中在英國本土）

1)Versarien PLC（英國）

Versarien plc是英國石墨烯研發與生產的頂級企業。2017年Versarien plc收購劍橋大學分拆企業劍橋石墨烯有限公司（Cambridge Graphene）的多數股權。2-DTech是曼徹斯特大學的衍生企業，是Versarien的現有子公司，也專注於石墨烯相關技術。收購Cambridge Graphene後，兩所大學都將成為Versarien的最終股東。

自2018年起，Versarien在中國先後與濟南開發區、東旭光電、中國鐵路等建立合作開發石墨烯產品的合作關係，在中國石墨烯產業界表現非常活躍。

2）Nanoco集團

Nanoco成立於2001年，當時是曼徹斯特大學化學系的衍生公司集團。公司在研究、開發和大規模製造用於顯示器、照明、太陽能和生物成像的非重金屬量子點材料和半導體納米粒子方面處於世界領先地位。

2018年，公司與曼大聯合成立了Nanoco 2D材料有限公司，開發新一代納米材料。這些材料的潛在商業應用跨越了廣泛的領域，包括新型催化劑、光電探測器、光電器件、逆變器和發光器件。

3)Haydale Graphenen Industries

Haydale致力於使石墨烯和其他納米材料商業化的技術。公司與曼徹斯特大學石墨烯工程和創新中心（GEIC）合作成為其一級合作夥伴。Haydale研究方向主要為：等離子體反應器，以及功能化石墨烯增強的許多產品，包括生物醫學傳感器，熱傳感器，印刷油墨，石墨烯增強預浸碳纖維複合材料和模具工具，以及新推出的防偽技術，PATit 。

4) First Graphene Ltd.（澳大利亞）

該公司已經建成了完整的商業石墨烯生產體系，以具有競爭力的價格批量生產石墨烯。該公司與四所大學有合作安排，處於石墨烯和二維相關材料開發的前沿。公司已經成為曼徹斯特大學石墨烯工程和創新中心（GEIC）的一級合作夥伴，啟動了該公司在英國的第一次重大合作，並且在英國設立分公司。

2、與中國合作

近年來，中國成為世界範圍內石墨烯產業發展的最活躍地區。作為國際石墨烯技術先行者的曼大與中國的合作非常密集和引人矚目。中國各級政府、企業和科研機構也特別重視與曼大及兩位諾獎得主的合作，通過公開發布信息的不完全統計，比較典型的合作項目主要有：

從上表粗略分析，曼大石墨烯研究團隊近年在中國各地的合作十分頻繁，中國各級合作方在資金、政策等很多方面予以積極配合與投入。但同時中方也應注意到這些合作在落實過程中應該控制的一些問題：

1）曼大在5年左右的時間，其石墨烯研究團隊在中國各地已有10個以上的合作項目，其時間與精力是否能夠合理分配？

2）雙方選擇的合作方向，是否是曼大石墨烯技術中較前沿和熱點的核心技術內容，同時也是中國合作方已有一定技術或市場基礎的方向？

3）從專利運營角度來看，曼大有較好的專利運營管理基礎並掌握核心技術（多數合作的方式是中方出資外方出技術），中國合作方是否有足夠的準備和能力，通過合作來產生新的石墨烯製備或應用相關核心技術，同時能夠處理好技術所有權分配問題，並管理和運營好這些智慧財產權？

可見，中國要更好更快發展地石墨烯產業，在引進曼徹斯特大學石墨烯技術進行研究與市場合作的同時，要重視分析曼大的核心技術內容和主要發展趨勢，學習曼大在專利運營中的實際經驗，充分利用好各級政府的石墨烯發展政策併合理進行資金投入，在結合本地基礎的前提下制訂切實可行的合作方案和石墨烯發展戰略。

（完）

本文由智識諮詢原創，末經允許請勿轉載。

致謝：

耿梅清，智識諮詢實習生，河北大學管理學院圖書館學系本科在讀，負責在指導下進行專利檢索分析和部分稿件執筆。

本文使用INCOPAT專利檢索平臺進行專利檢索及分析製圖 。