【E課堂】一篇文章全面讀懂石墨烯

　　國(guó)內(nèi)相關(guān)研究主要集中在高校和中科院，有80多所一流大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)涉足石墨烯，但在企業(yè)層面只有深圳鴻海具有一定優(yōu)勢(shì)，且專利數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于三星、IBM等國(guó)外企業(yè)，石墨烯研發(fā)過(guò)程中企業(yè)的主體作用亟待進(jìn)一步加強(qiáng)。另一方面，國(guó)內(nèi)研究多集中于bottom-up方法制備、在鋰離子電池電極中的應(yīng)用、石墨烯復(fù)合材料方面，在半導(dǎo)體器件方面實(shí)力弱，產(chǎn)業(yè)布局亟待進(jìn)一步優(yōu)化。

　　石墨烯技術(shù)突飛猛進(jìn)，世界各國(guó)加快專利布局。

　　2010年后，全球石墨烯相關(guān)論文和專利數(shù)量呈井噴式增長(zhǎng)。根據(jù)切薩布魯夫技術(shù)生命周期理論，石墨烯產(chǎn)業(yè)仍處于技術(shù)成長(zhǎng)期，且技術(shù)演化趨勢(shì)正由石墨烯制備工藝向具體應(yīng)用領(lǐng)域轉(zhuǎn)變。從1991年開始至今，全球共發(fā)表石墨烯相關(guān)SCI論文137690篇。其中，中國(guó)、美國(guó)、韓國(guó)和日本發(fā)表論文數(shù)量位居全球前四名，占比分別是34.2%、18.9%、7.5%和5.4%。

　　從1994年開始至今，全球共有12518件石墨烯相關(guān)專利。從技術(shù)原創(chuàng)國(guó)專利申請(qǐng)數(shù)量看，中國(guó)、韓國(guó)、美國(guó)、日本申請(qǐng)的專利量位居全球前四，占比分別是50%、14%、6%和6%，中國(guó)石墨烯相關(guān)專利量具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。從目標(biāo)申請(qǐng)國(guó)專利申請(qǐng)量看，中國(guó)是專利布局的重點(diǎn)，其后依次是美國(guó)、韓國(guó)、WO、日本和歐專局。從各原創(chuàng)國(guó)的技術(shù)申請(qǐng)范圍看，韓國(guó)、美國(guó)和日本都在積極進(jìn)行專利全球布局，但我國(guó)專利海外布局薄弱，亟待進(jìn)一步加強(qiáng)。

　　從石墨烯專利技術(shù)申請(qǐng)領(lǐng)域看，2013年之前，石墨烯相關(guān)研究主要集中在制備領(lǐng)域，2011年至2013年間制備技術(shù)專利占石墨烯專利申請(qǐng)比例達(dá)38%。隨著制備技術(shù)的完善與成熟，石墨烯專利申請(qǐng)不斷向下游應(yīng)用拓展，并開拓出新的領(lǐng)域。2013年至2015年間，全球新增大量關(guān)于復(fù)合纖維、涂層、功能薄膜、水處理等新興領(lǐng)域的石墨烯技術(shù)專利申請(qǐng)，其中關(guān)于石墨烯基復(fù)合材料的專利申請(qǐng)幾乎翻番，而制備技術(shù)專利的申請(qǐng)比例降至約29%。

　　市場(chǎng)前景

　　石墨烯產(chǎn)業(yè)化方向明確，相關(guān)制備技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)亟待突破。

　　目前，石墨烯處于產(chǎn)業(yè)化初期，主要應(yīng)用在鋰電池導(dǎo)電添加劑、涂料、導(dǎo)熱膜等低端產(chǎn)品。全球根據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)和產(chǎn)業(yè)化資源制訂了不同的技術(shù)應(yīng)用節(jié)點(diǎn)和路線圖，如歐盟石墨烯旗艦計(jì)劃技術(shù)路線圖、韓國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)路線圖、《中國(guó)制造2025》石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖、中國(guó)臺(tái)灣石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖等，明確了產(chǎn)業(yè)化發(fā)展重點(diǎn)、方向和路徑，以解決當(dāng)前相關(guān)產(chǎn)品制備技術(shù)存在成本高、技術(shù)不成熟、產(chǎn)品不穩(wěn)定等問(wèn)題，開發(fā)針對(duì)特定場(chǎng)合的多形態(tài)和特性石墨烯基材料的制備和結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù)。

　　未來(lái)將重點(diǎn)突破以大規(guī)模、低成本、高質(zhì)量、多尺度為特征的石墨烯制備技術(shù)，大力發(fā)展石墨烯高精尖應(yīng)用技術(shù)以及下游產(chǎn)品開發(fā)，不斷拓展石墨烯相關(guān)產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域。