Судьба двумерных материалов в России. Часть вторая

Мы продолжаем наш подробный обзор разработок двумерных материалов в России. В этой части речь пойдет об основных отечественных патентах в этой области. 

Защита авторских прав в РФ

Для нашего анализа отбор охранных документов РФ на результаты интеллектуальной деятельности (РИД) производился по базе Федерального института промышленной собственности (ФИПС) с использование ключевых слов «2D-кристалл», «2D-вещество», «халькогенид», «графен» в названии документа. Динамика по годам представлена в табл. 1.

Таблица 1: Динамика выдачи охранных документов по 2D-веществам в РФ в 2017-2022 гг., ед.

Примечание: учтены действующие патенты

Источник: подсчет автора по базе ФИПС https://www1.fips.ru

Цифры, отражая общую картину коренных авторских прав, не являются абсолютно точными, поскольку не всегда в названии патента указывались 2D-вещества; они могли упоминаться или допускаться как возможность в одном из пунктов формулы изобретения или в примерах осуществления изобретения. Из 205 отобранных для анализа документов подавляющее большинство составили изобретения (86%). На втором месте — патенты на полезные модели (8%), которых, честно говоря, удручающе мало в сравнении с другими инновационными отраслями, например аддитивными технологиями. Программ для ЭВМ и баз данных вообще очень мало, соответственно 4% и 2%; но тут нужно пояснить, что это открытые охранные документы. Это объясняется тем, что 2D-вещества вовлечены не только лишь в гражданскую научно-техническую и экономическую деятельность.

Резидентам РФ принадлежит 70% патентов, полученных в России. Много изобретений осуществлено в системе РАН, в частности, в Институте теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН (6 ед., например № 2724229), Институте проблем химической физики РАН (№2748480, 2748975, 2758442), Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН (3 ед.). 

Вторую по значимости группу патентообладателей составляют вузы, в первую очередь Тамбовский государственный технический университет (безусловный лидер с 14-ю патентами), МГТУ им. Баумана, Санкт-Петербургский государственный университет, МГУ им. Ломоносова. 

Примерно 20 патентов принадлежит малым предприятиям, тесно связанным с указанными выше структурами, например ООО  «Нанотехцентр» (Тамбов), ООО «Графенокс» (Черноголовка), ООО «Эпос-Инжиниринг» (Новосибирск). В частности, 3-мя патентами владеет ООО «ГрафСенсорс» (Москва) (№2753185, №2776335 и №2780953).

Промышленные предприятия владеют в сумме порядка 10 патентами, например по одному АО «Научно-производственное предприятие "Радий"», АО «Иркутская электросетевая компания», АО «"НПП "Алмаз"». Это резко отличается от иностранных патентообладателей РФ, среди которых лидируют гиганты типа АРСЕЛОРМИТТАЛ (LU), АББ Швайц АГ (CH), БЕЙКЕР ХЬЮЗ ИНКОРПОРЕЙТЕД (US) и БОИНГ КОМПАНИ (US). 

Немного патентов на изобретения принадлежит российским индивидуальным изобретателям, например Жебелеву Сергею Ивановичу (Калининград), Журавлеву Владимиру Васильевичу (Москва), Скрипкину Александру Александровичу (Саратов) и т.д. Некоторые из них делали карьеру в вузах и/или институтах РАН, где, по-видимому, и зародились идеи изобретений. Напомним на всякий случай: идеи не патентуются!

Формально все патенты РФ на изобретения отнесены к нескольким группам международной патентной классификации (табл. 5).

Таблица 2: Распределение патентов РФ на изобретения в области двумерных веществ в 2017-2022 гг. по разделам МПК, %

Источник: подсчет автора по базе ФИПС https://www1.fips.ru

Видно, что тематически структура изобретений близка и у нас, и у них. Иностранцев сравнительно больше интересуют вопросы удовлетворения жизненных потребностей человека; в частности можно указать электрод для нейромодуляции (патент №2771731 чешской ТЕСЛА МЕДИКАЛ С.Р.О.). В свою очередь у резидентов РФ больше изобретений в области физики, например электрохимическая ячейка с графеновым электродом для проведения in situ исследований электродных материалов и твердых или гелеобразных электролитов (патент МГУ №2654314), графеновый плёночный светоделитель (патент Института астрономии РАН №2748965).

Что касается патентов на полезные модели, то все они принадлежат исключительно резидентам РФ. Лидером является МИФИ с 5 ед., например №188920 «Устройство для сбора солнечного излучения и генерации носителей заряда для прозрачных солнечных батарей». Санкт-Петербургский государственный университет и Байкальский институт природопользования СО РАН имеют по 2 патента. Также изобретены полезные модели с 2D-веществами в Академии ГПС МЧС России, Общевойсковой Академии Вооруженных Сил РФ, в Северо-Восточном федеральном университете имени М.К.Аммосова и др. организациях.

Программы для ЭВМ также принадлежат только резидентам. Из 8 программ 3 приходится на Курчатовский Институт, например «Программа генерации начальной структуры TBG двуслойного графена с малыми относительными углами поворота слоев» (свидетельство №2021617266). Самая большая программа объёмом 13,1 гигабайт создана в ООО «Научно-производственное предприятие «Учебная техника-Профи» — №2022664807 под названием «Лаборатория по исследованию наноматериалов на примере графена» (предназначена для создания виртуальной лаборатории по исследованию наноматериалов).

База данных профилей рентгеновской дифракции порошков модельных одно- и несколькослойных графенов объёмом 17,4 гигабайта создана в Институте химии ДВО РАН. Также владельцами баз данных являются ООО «Малое инновационное предприятие «Графен», Северо-Восточный федеральный университет.

Заключение

Анализу доступны далеко не все РИД, полученные в РФ. В ряде крупных корпораций, например «Ростех», «Росатом», «Роскосмос» НИОКР осуществляется по внутренним научно-техническим программам за счёт собственного финансирования без предоставления существенных результатов в открытый доступ. 

Ярким примером является НИИграфит, ведущий исследовательский центр в области углеродных материалов. Его сотрудники известны нечастыми публикациями на второстепенные темы и эпизодическими докладами на профильных конференциях, Например, в 2021 г. на международной научно-практической конференции по графену выступил главный научный сотрудник института Владимир Самойлов с докладом «Разработка методик контроля количества графеновых слоев в суспензиях малослойных графеновых частиц методом рамановской спектроскопии». В 2022 г. начальник лаборатории синтеза и исследования новых материалов НИИграфит Егор Данилов стал лауреатом отраслевой премии «Человек года Росатома» за развитие методов получения тонких пленок на основе графена и наночастиц серебра для использования в электронике и оптоэлектронике. 

По оценкам наших экспертов, в 2010-2022 гг. на НИОКР в области двумерных веществ затрачено в РФ порядка 10 млрд руб., в основном из федерального бюджета. РИД аккумулированы в форме отчётов, статей, кандидатских и докторских диссертаций, патентов и ноу-хау, а также лабораторного, пилотного, опытно-промышленного и полупромышленного оборудования. Центрами являются Москва с МО, Санкт-Петербург, Новосибирск, Тамбов, Екатеринбург и Якутск. Примерно 200 интеллектуальных научных работников являются носителями «двумерных» компетенций мирового уровня.

Известный специалист, директор ООО «Графсенсорс» Максим Рабчинский, так прокомментировал нынешнее состояние отрасли: «Сейчас тонны графена никто не производит поскольку нет востребованности. Мы и другие команды работаем над продвижением применений графена, подразумевающих массовое производство (использование в качестве наполнителей для создания антикоррозионных и токопроводящих красок, биополимерные композиты для протезирования и т.п.), но это все в зачаточном состоянии и говорить о тоннажном производстве графена (настоящем, не на бумаге) можно только через пару-тройку лет в оптимистичном сценарии».

Тем не менее, наши эксперты замечают появление единичных коммерческих потребителей графена и материалов на его основе. Во-первых, это медицина. Так, ООО «Медицина и Ядерные технологии» (компания на базе НИЦ «Курчатовский институт») с 2021 г. использует плёнку графена в медицинском ускорителе заряженных частиц (циклотроне) в качестве перезарядной (экстракционной) фольги. Во-вторых, в энергетике заработало несколько предприятий. В частности, ООО «Эпос-Инжиниринг» (Новосибирск) по лицензии Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН продвигает на рынок нагреватель на основе графена. АО «Фэском» (Москва) с 2019 г. производит системы накопления электроэнергии на базе литий-ионных ячеек с добавками микрочастиц графена для увеличения их удельной емкости, количества циклов заряда/разряда и глубины разряда. В-третьих, в текстильной промышленности находят применение ткани с добавками графена, например этим направлением занимается ООО «Премиум» (Москва).

Мы продолжим следить за научными аспектами графеновой индустрии в России, тем более, что есть за чем следить. Как видите, тема эта интересная и важная.