纳米发电机，是在纳米范围内将机械能转化成电能，是世界上最小的发电机。

目前纳米发电机可以分为压电纳米发电机、摩擦纳米发电机、热释电纳米发电机。

随着世界进入物联网和人工智能时代，多功能阵列的传感系统是构成第四次工业革命的硬件基础，并将朝着功能和智能的方向发展。

鉴于构建多功能阵列的传感系统的传感器需具备相当的移动性和便携性，成功关键点在于分布式能源。分布式能源可来源于太阳能、热能、风能或者机械触发/振动，非常适合为移动传感器和自供电系统提供能量。纳米发电机可收集分布式能源，将其转化为电能供给纳米器件使用。因此，纳米发电机是新时代能源的最佳选择。

基于微纳能源，自驱动传感，蓝色能源等应用，作为可持续的纳/微功率电源应用于微小型设备（如电子皮肤、可植入医疗器件、可穿戴柔性电子器件等）的自供电；作为自驱动传感器应用于健康监测，生物传感，人机交互，环境监测，基础设施安全等；作为基础网络单元，在低频下收集海水动能，应用于开发蓝色无污染能源。

随着纳米发电机研究的不断深入，纳米发电机技术已经完成从技术成果到商品的产业化过程，转化的技术主要包括摩擦电空气净化技术、植入式长效自充电纳米能源包、智能化鞋（智能夜跑鞋、自供电GPS鞋、自供电智感鞋）、发电-储能一体化服饰。

专利的申请量分析主要研究的是一个研发趋势分析，2020年的申请量数据不完整，主要以2019年及以前的申请量作为分析数据。

从申请量角度看，20世纪80年代中后期，中国纳米材料刚刚起步，随着纳米材料研究的不断深入，人类的研究已经从纳米颗粒逐渐深化到纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构材料体系。中国国家纳米科学中心王中林教授等成功地在纳米尺度下将机械能转换成电能，在世界上首次研制成功纳米发电机。纳米发电机发展也是从此开始进入一个研究热潮。同时随着纳米发电机研究的深入、政府对纳米发电机应用在资金和政策上的支持，以及人们对纳米电源投入生活中使用需求和重视程度的提高，为纳米发电机的发展提供了良好的生长环境。

如图1所示，从数据中就可以看出2011年以前，纳米发电机概念刚形成，专利申请量相对较少；2011年之后专利的申请量基本呈现逐年上升趋势。2013-2014年出现一个小高峰，可能与国家发改委将"纳米发电功能器件"列入其《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》有关；2015年专利申请量有一下滑趋势，这与纳米发电机研究现状大环境相吻合，但随后我国相关科研人员又投入了相关力度进行深入挖掘，从2015年之后的申请量上看，也获得了一定的技术突破，申请量有显著提高。

发明专利申请后经18个月自动公开，在此期间申请人也可申请提前公开；实用新型和外观设计专利授权之后公开。与年度申请量相比，在时间角度，年度公开量相对有一定的滞后性，主要是由于申请之后的公开有一定的时间差。

如图2所示，从公开量变化趋势上看，基本呈现逐年增加的态势，与年度申请量显示一致，说明在纳米发电机领域有越来越多的专利申请存在。

见图3，在已公开的专利中，发明专利有808件，占比81.12%，实用新型专利有188件，占比18.88%，外观设计专利暂无。

由于纳米发电机是一个较新的技术领域，研发人员都是通过自主研发来进行深入，同时目前也正处于基础研发阶段，工业化应用程度较低，所以发明专利占的比重很大。

通过申请人排行榜分析，可以明确哪些企业或科研院所或个人在该方向的研究更为深入。

如图4所示，在申请人排行榜前10位中，科研院所申请人较多。纳米发电机作为现今较为火热的研究方向之一，有很多科研院所及高校等的科研团队投入了研发力量，如北京纳米能源与系统研究所、国家纳米科技中心等。

同时，可以看出，申请人申请量排名第二位的是企业申请人，因此对于纳米发电机企业申请这一领域，我们关注纳米新能源（唐山）有限责任公司即可。可以看出，该企业在纳米发电机领域申请了较多数量的专利，说明该企业在纳米发电机相关方面掌握了一定的科研技术且具备较高的成熟度。

企业应重点研究竞争对手企业掌握的主要技术方向，发掘技术空白点，也可以与其建立合作伙伴关系，同时对于科研院所和个人，可以对其进行技术引进及人员聘请以加大自身的科研力度。

图5为发明申请期间，申请人研发力分析图。

由图5可知，申请量靠前的几位申请人的主要技术领域均集中在H部电学，间或涉及一些B部作业运输和F部机械工程等。其中，H部进一步主要集中在H02N小类。

由申请人年度申请量分析中我们可以看出专利申请人的专利申请趋势，进而分析其研发趋势，如图6所示，其中申请量最多的纳米新能源（唐山）有限责任公司在2013年有一较大突破，申请量达35件，而2014年之后的几年申请为零件、可能是在深入研究时遇到了技术瓶颈或者是该企业转换了研究方向，减少了在纳米发电机领域的投入力度。另外，科研院所中申请量排名较靠前的北京纳米能源与系统研究所，从2013年到2019年之后几年均会有一定数量的申请存在，说明有相应的科研团队在该领域进行持续的深入研究并取得阶段性胜利。

专利法律状态可以大致分为三种：（1）不稳定状态，如“公开”、“实审”，即处于等待审查或审查正在进行之中的情况；（2）相对稳定状态，即审查之后的“授权”状态，有些专利可能因未能按时缴纳年费而“终止”；（3）稳定状态，如公开后的“撤回”、审查过程中的“驳回”等；到此结案，不会再有变化。

这一领域的专利法律状态大多数处于稳定状态，如图7所示，其中实审状态专利量328件，占比32.93%，主要是因为该领域较新、近两年专利申请量有明显增加且多为发明专利，时间跨度较大，审查难度较高；有权的专利案件达419件，占比42.07%，也占较大比重，总的来说该领域的研究质量较高。

分析专利技术分布情况，可辅助企业掌握该技术的主要研发方向或者选择技术空白、薄弱的点进行技术攻关。

由图8可以看出，纳米发电机的主要研究方向集中在H02N小类，具体的涉及其他类目不包含的电机方向，纳米发电机可以将震动、冲击、风力或海潮等产生的机械能量转化为电能。

未来纳米发电机的制备更趋向于适用范围广、能量转换率越来越高、并且未来纳米发电机将实现多元化，即一个复合型纳米发电机可以将多种形式能量转化为电能，提高纳米发电机的发电能力。

从图9可以看出，近几年的技术研发主要集中在H02N小类上，且随着技术的不断深入，在这小类上的研发有一定突破，从2013年至2019年专利申请量有很大幅度的提升；H02J、H01L及H02K小类在2012-2018年也有一定的增长。

如图11所示，北京、河北、江苏、浙江等省市为该方向的研究大省，且总体来看，对纳米发电机的研究主要集中在经济发展较快及沿海的省市。