石墨烯产业：“黑金子”曙光初现

　　全球石墨烯专利申请量趋势

　　全球石墨烯专利技术类型分布情况

　　石墨烯技术示意图

　　“一秒钟内下载一部高清电影，手机的充电时间缩短到一分钟，这些都有可能在2024年前后实现，靠的仅仅是一个小小的石墨烯器件。”业内人士如是预测。

　　作为世界上最柔软的坚硬材料，被誉为“黑金子”的石墨烯因其自身优异的秉性近年来渐成材料新宠。中国应如何开发石墨烯这座金矿？为此，《经济日报》记者专访北京国之专利预警咨询中心《石墨烯产业专利分析报告》的专家，为读者解疑释惑。

　　现状：“后起之秀”材料

　　石墨烯是一种新型的碳纳米材料，其厚度仅为一个碳原子的厚度(0.34nm)，是目前已发现的最薄也最坚硬的材料。近年来，石墨烯备受推崇，源于其优异的物理及电学性质。因其发现，英俄的两位科学家2004年获得诺贝尔奖。

　　石墨烯电阻率极低，电子迁移的速度极快，可被期待用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。“此外，由于它几乎是完全透明的，也适合用来制造透明触控屏幕、光板，甚至是高效太阳能电池及超大容量蓄电池。”北京国之专利预警咨询中心总经理于立彪介绍。

　　专利分析结果显示，石墨烯相关的专利申请最早出现在2002年，2008年起出现实质性的快速增长。中国在石墨烯技术领域的专利技术产出量最高，占据了总产出量的40.25%；美国占总产出量的22.10%，位列第二；韩国以占总产出量21.18%的比例排名第三。

　　“这说明近几年我国石墨烯研发投入力度较大，同时也注重运用专利来保护研发成果，但数量多不代表实力强，我国的石墨烯专利申请主要来源于科研院所和高校，多数还处于实验室研究阶段。”于立彪坦言。

　　《报告》显示，全球排名前六位的专利申请人，分别是韩国三星公司、中国科学院、韩国高等技术研究院和韩国科学技术研究院、韩国成均馆大学、美国IBM公司以及个人申请人Bor Z. Jang。

　　不仅如此，中国的石墨烯专利布局也让于立彪深感担忧:“在石墨烯领域我国虽然属于‘后起之秀’，但专利布局不合理，这不利于牵制和制约竞争对手。”

　　热点：增强实用性

　　对石墨烯产业而言，制备技术是基础。

　　根据《报告》，全球石墨烯制备方法的专利申请为471件，涉及的制备方法包括化学气相沉积法、氧化还原法、SiC热分解法、气相/液相剥离法、机械剥离法等。其中，关注度最高的是化学气相沉积法和氧化还原法。

　　“目前全球石墨烯专利技术正处于快速发展期，但材料制备技术的产业化程度较低，化学气相沉积法和氧化还原法可能是实现产业化的途径。”于立彪分析。他说，化学气相沉积法相比其他制备方法更容易实现大尺寸和稳定量产化，主要专利掌握在韩国三星公司、中国科学院、韩国成均馆大学手中，不过现阶段化学气相沉积法仍面临石墨烯层数可控性差的问题，今后工艺细节调控(比如压力控制、时间控制及后处理技术)可能是该技术产业化的突破口。而氧化还原法虽操作简单，具有放量制备前景，但所用原料存在一定毒性，污染环境。

　　制备工艺的重要性不言而喻，不过通过专利检索发现，涉及石墨烯制备方法和设备的专利申请仅占29.20%，涉及石墨烯用途的专利申请却占到48.05%。

　　“随着石墨烯制备技术的发展以及样品质量不断提高，目前的研究热点不仅在于石墨烯的制备方法，还在于如何将石墨烯应用到各个领域中，从而实现石墨烯技术大规模的商业应用。尤其是一些国外的大型企业，在石墨烯应用领域大力投资。”于立彪指出。

　　根据石墨烯应用技术分支申请量分布图，涉及石墨烯在TFT基板、催化剂、透明电极、晶体管上的应用是研发热点，其中涉及电池的专利申请最多，占比高达36%。

　　北京国之专利预警咨询中心的专利分析员告诉记者，石墨烯的导电性好，柔韧性好，具有很高的比表面积，决定了其具有高的储能空间，制备透明石墨烯膜用于锂离子电池、太阳能电池等领域具有广泛的前景，是近两年应用技术分支的研究热点。

　　策略：加快专利布局

　　眼下，石墨烯炙手可热。日前，美国防部先进项目研究局与威斯康星大学麦迪逊分校宣布，共同研发出一项人脑研究技术，可探究人脑神经结构与功能的联系，该技术正是用石墨烯做传感器，其厚度不到一纳米，首次可兼容光学和电学手段同时观测。

　　对石墨烯予以“厚爱”的不唯美国。不久前，韩国几家高校亦宣布已成功开发出混合石墨烯。据了解，这种混合石墨烯制成的电子文身具有可伸缩性，并且呈透明状，即使被折叠或者拉扯，依然能够正常工作，研发团队还将这种材料制成生物传感器，用来监测人体的健康数据。

　　市场前景不言而喻，作为“后起之秀”的中国如何在“硝烟四起”的石墨烯领域保持优势并抢占先机？

　　“开展专利预警分析，加强专利挖掘和布局。”这是北京国之专利预警咨询中心给出的答案。

　　根据全球主要竞争对手专利申请技术分布图，石墨烯专利申请量排名第二位的中国科学院，在国内的专利申请有103件，而PCT专利申请仅1件；而申请量排名第一位的韩国三星公司不仅在韩国国内有40件专利申请，还在美国有46件专利申请，在中国有12件专利申请，PCT申请有7件，在欧洲也有1件；韩国高等技术研究院、韩国科学技术研究院等的专利布局策略亦与三星公司类似。

　　“由此可以看出，我国的石墨烯专利申请量虽然绝对数量很大，但区域保护表现较差，几乎没有对石墨烯专利申请国外保护。韩国的企业、研究机构则对专利保护十分重视，它们不仅在韩国国内进行专利布局，还在全球主要竞争对手所在国/地区进行相当数量的专利布局，这点值得国内企业和科研机构借鉴。”于立彪表示。

　　在于立彪看来，随着石墨烯应用技术的发展，今后将有更多的国外申请人到中国进行专利申请和布局。在这方面国内企业和研究机构应给予足够重视，技术研发和产业化过程中适时开展专利预警，防范并及早规避潜在的专利风险。