基于专利分析的透明陶瓷技术发展态势研究
透明陶瓷，又名光学陶瓷，是一种利用陶瓷材料光
学性质的新型陶瓷，除具有传统陶瓷的典型特性外，兼
具玻璃的光学特性[1]。世界上第一块透明陶瓷是由美国
陶瓷学家Coble于1957年制造的氧化铝陶瓷“Lucalox”[2]。
继Lcualox之后，又开发出具有更高透光度、强度，使用性
能稳定和具有亚微晶结构的Al2O3透明陶瓷。不久,
Genaral Eleetrieo Cmpany公司又开发出Y2O3透明陶瓷。
日本、德国等国在该领域也取得了一定的成就。我国透
明陶瓷研究于“七五”计划开始立项，起步较晚。目前，许
多高校和科研机构都开展了对该领域的研究工作。经过
我国科研工作者的共同努力，现已取得不少成绩，其中上
海硅酸盐研究所在该领域较为突出[3]，其经过10年数百
次实验，终于2007年研制出我国第1块“透明陶瓷之
王”--激光陶瓷，使中国成为世界上继日本之后第2个
掌握激光陶瓷的国家[4]。
透明陶瓷具有单晶耐高温、抗腐蚀、高绝缘、高强度
等特性[5]，而且还具有低电导率、低介电常数和介电损
耗、耐摩擦等一系列优异的综合性能[3]，在工业、航空航
天、国防军事、医疗等领域得到了广泛应用[1]，被称为无
机材料研究与发展重要方向之一[6]。随着透明陶瓷得到
愈来愈多的应用，研发重视度也不断提升，加速我国透
明陶瓷的研发与生产具有重要的战略意义。
本文依托IncoPat全球专利数据库(www.inco-
pat)[7]，检索日期截止2022年1月28日，对公开(公
告)的6598件透明陶瓷专利申请，进行包括申请趋势、地
域分布、主要创新主体和技术领域等维度的分析，揭示透
明陶瓷技术发展现状，对科研人员和行业从业人员了解
透明陶瓷技术研发动态，
研判未来发展趋势提供参考。
截至2022年1月28日，全球透明陶瓷专利申请共
计6598件，相关数据见图1。由图可知，全球透明陶瓷专
利申请数量在总体上呈增长态势，大致经历了三个主要
阶段。1957-1966年，全球学者对透明陶瓷的制备研究处
于探索阶段，专利申请量处于低水平状态，每年均不足
10件，为技术萌芽期；1967年，全球专利申请首次突破
10件。随着Al2O3等透明氧化物陶瓷的问世，专利申请也
由1967年的20件逐步发展到1986年的89件，涉及透
明陶瓷制备、透明陶瓷装甲、照明电弧管、光学电路等众
多技术领域，此阶段为平稳增长期；随着美、日、德等国
对非氧化物透明陶瓷研究的不断深化和中国对透明陶
瓷开始立项之后。1987年，全球申请首次突破100达
138件，并由此进入平稳发展阶段。2011年，申请量达
200件，2015年高达315件，创历史新高。该年度中国专
利申请为72件，成为全球申请量稳定增长的主推手。至
此，1987年后，透明陶瓷技术专利申请维持在一个高水
平稳定状态。
鉴于我国专利申请为申请日起18个月才公开，加
之IncoPat全球专利数据库在数据更新上存在一定程度
滞后，部分专利申请的公开出现了延迟，2019年后数据
仅供参考。
图2
显示，
全球透明陶瓷领域的专利申请涉及到
50
董晓恒，付振康，宗超凡
(景德镇陶瓷大学，景德镇
333403)
透明陶瓷具有单晶耐高温、抗腐蚀、高绝缘、高强度等特性，又具有良好的光学性能，正逐步应用于激光、照明、医疗器械、军事、国防等重要技术领域。本文依托IncoPat全球专利数据库，对全球6598件透明陶瓷专利从申请趋势、地域分布及主要创新主体、技术构成和技术热点等维度进行分析。研究表明：我国透明陶瓷技术发展迅猛，申请量总体呈稳定上升态势；但对外专利布局不及日本和美国，优质专利海外布局意识有待提高；相比较非氧化物陶瓷，氧化物透明陶瓷研究成果更突出
。
；光学陶瓷;
专利分析
，男，硕士研究生，专业：图书情报，研究方向：专利信息分析
图1全球透明陶瓷专利申请趋势
图2全球透明陶瓷专利申请国别分布
图3全球透明陶瓷专利技术来源国分布
多个国家和地区，排名靠前的国家和地区分别是日本、中国、美国、德国、世界知识产权组织、韩国、欧洲专利局、俄罗斯、加拿大，其专利总量占到世界专利总量的85.77%，可见全球透明陶瓷技术专利分布较为集中，关键技术基本掌握在较为发达的国家。
从图3可以看出，全球透明陶瓷技术来源国前十排名中，日本和美国分别以占比22.82%和21.48%位居第一和第二，且优势显著；中国和德国分别以16.90%和15.49%位居第三和第四；前四个国家的申请量总和占全球申请总量的76.69%，可见，日、美、中、德是全球主要技术创新国。排名第五至第九的依次为法国、
韩国、俄罗斯、西班牙和英国。
结合专利申请国和技术来源国分布情况来看，日本透明陶瓷技术专利总申请量占比达到22.82%，对比日本本土专利申请总量20.26%的比重，可以看出日本企业和科研院所非常重视国外市场的专利布局；
中国作为世界第一消费大国，专利申请占比为15.93%，同时作为传统的陶瓷大国，其作为主要技术来源国在全球布局了
16.90%的透明陶瓷专利；美国和德国对于透明陶瓷技术专利总持有量占比也高于本国的专利申请量。作为透明陶瓷发展较早的国家，他们均掌握了透明陶瓷的前沿技术，其专利的实用价值和技术生命周期较长[8]
。
全球透明陶瓷专利申请量主要创新主体排名可以反映出透明陶瓷技术领域的活跃机构[9]，表1为全球主
要创新主体分布表。表中显示，
全球前10申请人中9家为国外企业。作为全球特殊玻璃和陶瓷材料的全球领导厂商，美国康宁研发实力最强，以396件专利申请占前十总量27.62%的绝对优势稳居榜首，
该公司主要涉及微晶玻璃的制备(C03C10/00,147件)研究。例如，
透明玻璃陶瓷；具有钙钛矿和硅酸锂结构的高强度微晶玻璃等。位居第二的是德国肖特，
以303件专利申请占前十总量的21.13%；主要涉及锂铝硅酸盐，例如锂辉石、锂霞石(C03C10/12,37件)。例如，加入钒氧化物的透明玻璃陶瓷；薄的透明彩锂铝硅酸盐陶瓷及其应用等。美国康宁和德国肖特申请量均超过300件，优势显著，两家公司申请总和占前十总量的48.75%。法国圣戈班集团，以150件专利申请排名第三；主要涉及微晶玻璃的制备(C03C10/00,20件)、含二价金属氧化物(C03C3/085,12件)等。例如，石英无透明陶瓷材料；透明无的低二氧化钛β-石英玻璃陶瓷材料等。排名第四和第五的分别是日本村田制作所和中国科学院上海硅酸盐研究所，申请量分别为117件和96件。村田制作所涉及的技术领域主要涉及以成分为特征的陶瓷成型制品(C04B35/00,22件)、陶瓷电
子部件(H05K3/46,12件)等。中国科学院上海硅酸盐研究所主要涉及以稀土化合物为基料的陶瓷组
合物（C04B35/50，11件）等。排名第六到第十的依次是日本住友、日本信越、日本碍子、美国3M 及德国西门子[9]。全球主要申请人前10中，九家创新主体均为国外企业，其中，日本4家、美国2家、法德国2家、法国1家；1家科研院所，为中国的上海硅酸盐研究所。前10申请人累计申请专利1434件，占全球申请总量的21.80%。可见除了美国康宁和德国肖特外，日本在透明陶瓷技术领域的
表1全球透明陶瓷前十创新主体
排名创新主体名称申请专利
件数
百分比
(%)
总部所在国
家/地区
1康宁集团39627.62美国2肖特集团30321.13德国3圣戈班集团15010.46法国4村田制作所1178.16日本
5中国科学院上海
硅酸盐研究所
96  6.69中国
6日本住友95  6.62日本
7日本信越73  5.09日本
8日本碍子69  4.81日本
9美国3M68  4.74美国
10德国西门子67  4.67德国
表2全球透明陶瓷专利技术构成前十(IPC小组)分布IPC主分类号技术说明专利数量/件C04B35以成分为特征的陶瓷成型制品;
陶瓷组合物；准备制造陶瓷制
品的无机化合物的加工粉末
1623 C03C10微晶玻璃陶瓷433
B23K26用激光束加工，例如焊接、切
割、或打孔271
C04B41砂浆、混凝土、人造石或陶瓷
的后处理；天然石的处理241 C03C3玻璃组成215 C03C17纤维或丝之外玻璃117 H05K3用于制造印刷电路的设备或方法99 H01S3激光器，即利用红外，可见光
或紫外波范围内的电磁辐射的
受激发射器件
92 G02B6光导；包含光导和其他光学元
件(如耦合器)的装置的结构
零部件
83
C09K11发光材料，例如电致发光材料、
化学发光材料
79图4中国透明陶瓷专利申请时间趋势
研究也处于世界领先的地位，而我国对于透明陶瓷的研
究主体还以科研院所为主。
IPC主分类号作为专利技术的归类依据，可以很大程度上看出其技术的研究热点[11]。从表2可以看出，全球透明陶瓷专利的技术热点基本集中在以成分为特征的陶瓷成型制品、陶瓷组合物、准备制造陶瓷制品的无机化合物的加工粉末、玻璃陶瓷、用于激光束加工材料中等，其中，涉及以成分为特征的陶瓷成型制品；陶瓷组合物；准备制造陶瓷制品的无机化合物的加工粉末的专利量达到1623件，相关专利内容的主要技术点包括透明光电陶瓷材料运用、纳米复相红外透明陶瓷材料及其制备方法。涉及玻璃陶瓷的专利同样较多，对于透明玻璃陶瓷的研究同样具有重要意义。B23K26描述的技术热点为用激光束加工，具体包括氮化物陶瓷基板的制造方法、使用光束焦线划线薄陶瓷材料等。排名靠前的主分类号均为陶瓷相关方面的专利技术，说明透明陶瓷以陶瓷本体材料的研究较为多见。H05K3、H01S3、G02B6、C09K11
则说明透明陶瓷还应用于涉及基本电气元件、电气元件组件的制造、
光学元件和发光材料方面的技术点上，
但其专利量明显少于陶瓷相关技术领域。
截止2022年1月28日，中国透明陶瓷专利申请量累计达到1070件，申请量的总体发展趋势见图4。由图
可以看出，1985年到2003年间，透明陶瓷材料专利申请量处于每年10件以下的低水平状态，中国在该领域的专利申请起步较晚，研究处于较低的水平。2003年之后专利申请趋势开始稳步上升，2004年专利申请上升至12件，2015年激增到72件。2016—2021年间增长更加迅速，我国透明陶瓷技术进入快速发展阶段。这不仅说明近年来我国透明陶瓷技术的进步，也说明国内创新主
体的专利保护意识和布局意识进一步提高。
国内透明陶瓷专利排名前10位的专利权人见表3，累计申请专利达到339件，占国内专利申请总量的31.68%。其中排名第一位的中国科学院上海硅酸盐研究所专利量达到96件，占前十总量的28.32%，其以透明陶瓷材料的制备方法的专利居多。第二位江苏师范大学，专利申请量为44件，其透明陶瓷团队目前主要从事光
表3中国陶瓷前十创新主体
排名创新主体名称申请专利件数百分比
省市所在1中国科学院上海
硅酸盐研究所9628.32%上海2江苏师范大学4412.98%江苏3上海大学4212.39%上海4武汉理工大学329.44%湖北5
中国科学院上海光学精密机械研
究所32
9.44%
上海
6中国科学院福建物质结构研究所319.14%福建7西北工业大学19  5.60%陕西8福州大学16  4.72%福建9新沂市锡沂高新材料产业技术研究院有限公司14  4.13%江苏10
东北大学
13
3.83%
辽宁
表4中国透明陶瓷专利省市分布
序号申请省市专利数量/件
百分比(%)1上海20619.252江苏17115.983广东817.574浙江797.385福建62  5.796北京60  5.617辽宁42  3.938陕西41  3.839
湖北40  3.7410山东
33
3.08
11其他省市25523.83
12合计1070
100功能透明陶瓷材料(激光陶瓷、
照明/显示用荧光陶瓷、透明窗口陶瓷、蓄光陶瓷等)的设计、制备与性能调控研究及其成果转化工作。排名第三的上海大学则在闪烁体透明陶瓷的研究中取得较大突破，
申请量达到42件。排在第四和第五位的分别是武汉理工大学（32件）和中国科学院上海光学精密机械研究所（32件）。排在前10名的创新主体中，6家高校、3家科研院所和1家企业，前10创新主体中9位创新主体为高校或科研院所，说明在该技术领域中国尚处于实验室研发阶段。
采用IncoPat 全球专利数据库自带的专利信息分析工具对国内透明陶瓷技术专利进行聚类分析，生成透明陶瓷专利技术研究热点分布图，
如图5所示。从整体情况来看，国内透明陶瓷专利主要技术点集中在：透明氧化物陶瓷本体（440件）、氧化铝陶瓷应用（230件）、纳米氧化铽（192件）与透明陶瓷材料（72件）。其中，透明氧化物陶瓷本体研究主要涉及透明铁电陶瓷（116件）、钇铝石榴石（114件）、氧化镧钇透明陶瓷（45件）和荧光陶瓷（33件）等；氧化铝陶瓷应用主要涉及陶瓷砖、陶瓷刀具和烧结方法等。由此可见，当前，相比较于非氧化物透明陶瓷，对于氧化物透明陶瓷的研究依然是国内创新主体的主要研究方向。
中国透明陶瓷专利申请人排名前十位的省市中(见表4)，排名第一位的上海省专利申请量为206件，其主要依靠上海硅酸盐研究所和上海大学较强的透明陶瓷研发实力。江苏省排名第二，专利申请量为171件，其主要申请人类型则是陶瓷企业和高校，主要代表为江苏诚赢照明电器有限公司、江苏灵湾特种陶瓷科技有限公司、江苏师范大学等。广东省专利申请量达到81件，以企业为主要申请人，广东省作为我国陶瓷重要主产区，其透明陶瓷的优势企业主要集中在深圳、
佛山、广东等几个地区，例如以生产纳米晶透明陶瓷为主的深圳精匠云创科技有限公司、
基于陶瓷转换的LED 的摇头灯为主的广州达森灯光股份有限公司等。前10申请省市占国内专利申请总
量的76.17%，以经济发达地区和陶瓷主产区为主。
DONG Xiao-heng,FU Zhen-kang,ZONG Chao-fan
(Jingdezhen Ceramic University,Jingdezhen333403,Jiangxi,
China)
Transparent ceramics not only have the characteristics of single crystal high temperature resistance,corrosion resistance,high insulation and high strength,but also have good optical properties.They are gradually used in important technical fields such as laser,lighting, medical devices,military,national defense and so on.Relying on incopat global patent database,this paper analyzes6598transparent ceramic patents in the world from the dimensions of application trend,regional distribution,main innovation subjects,technology composition and technology hotspots,so as to provide reference for researchers and industry practitioners to understand the R&D situation and future development trend of transparent ceramic
technology.
transparent-ceramics;optical-ceramics;patent
information
（1）21世纪初至今，中国透明陶瓷专利申请趋势明
显上升，而全球专利处在一个较为平稳的上升态势，使
得我国透明陶瓷技术在全球的地位稳步上升。政府对透
明陶瓷行业的支持，也是主要的推动因素。从专利申请
量来看，中国走在世界前列，数量方面仅次于日本，足见
国内透明陶瓷相关企业与科研机构对专利技术保护的
重视，专利布局意识不断加强。
（2）从专利申请国和技术来源情况可以看出，日本
和美国等世界科技强国的专利全球布局意识非常强。其
中日本无论是专利申请量，还是主要创新主体数量，在
全球处于绝对领先地位；美国作为研究透明陶瓷最早的
国家，其专利在全球的布局和龙头企业专利申请数量，
同样处于领先地位。经过30多年的发展我国也成为透
明陶瓷技术的主要创新国家。全球创新主体来看，以国
外透明陶瓷技术主要以企业申请为主，而我国则以高校
和科研院所为主。
（3)从专利技术分析和中国主要技术热点来看，全球
透明陶瓷技术主要陶瓷成型制品、陶瓷组合物、准备制
造陶瓷制品的无机化合物的加工粉末为主，并大量应用
到电子元件中。我国透明陶瓷技术则以氧化物透明陶瓷
的研究较为多见，研究地域以经济发达省份和陶瓷主产
区所在省份为主。
（1）加速核心专利海外部件。从全球专利布局来看，
与日本、美国等发达国家相比，虽然我国专利申请量稳
步提升，但作为技术来源国我国透明陶瓷技术的对外输
出不及日本和美国，应当加速核心专利的海外布局，在
全球形成自身的技术优势。
（2）推动优质专利转移转化。我国透明陶瓷技术以高
校和科研院所为主要申请人，而企业是科技成果向生产
力转化的助推者与实施者，推动高校科研院所优质专利
的转移转化对行业发展和技术应用有重要作用。
（3）更多关注非氧化物透明陶瓷的研究。与氧化物
透明陶瓷相比，大多数的非氧化物透明陶瓷不仅室温强
度高，而且高温力学性能好，此外，还具有优良的抗急冷急
热冲击性能[3]。而我国对于氧化物透明陶瓷的研究成果
明显比非氧化物陶瓷突出。开展对非氧化物陶瓷的研究
显得尤为重要。
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