【E課堂】一篇文章全面讀懂石墨烯

　　國內相關(guān)研究主要集中在高校和中科院，有80多所一流大學(xué)和研究機構涉足石墨烯，但在企業(yè)層面只有深圳鴻海具有一定優(yōu)勢，且專(zhuān)利數量遠遠落后于三星、IBM等國外企業(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。另一方面，國內研究多集中于bottom-up方法制備、在鋰離子電池電極中的應用、石墨烯復合材料方面，在半導體器件方面實(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)，世界各國加快專(zhuān)利布局。

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

　　從1994年開(kāi)始至今，全球共有12518件石墨烯相關(guān)專(zhuān)利。從技術(shù)原創(chuàng )國專(zhuān)利申請數量看，中國、韓國、美國、日本申請的專(zhuān)利量位居全球前四，占比分別是50%、14%、6%和6%，中國石墨烯相關(guān)專(zhuān)利量具有絕對優(yōu)勢。從目標申請國專(zhuān)利申請量看，中國是專(zhuān)利布局的重點(diǎn)，其后依次是美國、韓國、WO、日本和歐專(zhuān)局。從各原創(chuàng )國的技術(shù)申請范圍看，韓國、美國和日本都在積極進(jìn)行專(zhuān)利全球布局，但我國專(zhuān)利海外布局薄弱，亟待進(jìn)一步加強。

　　從石墨烯專(zhuān)利技術(shù)申請領(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(zhuān)利占石墨烯專(zhuān)利申請比例達38%。隨著(zhù)制備技術(shù)的完善與成熟，石墨烯專(zhuān)利申請不斷向下游應用拓展，并開(kāi)拓出新的領(lǐng)域。2013年至2015年間，全球新增大量關(guān)于復合纖維、涂層、功能薄膜、水處理等新興領(lǐng)域的石墨烯技術(shù)專(zhuān)利申請，其中關(guān)于石墨烯基復合材料的專(zhuān)利申請幾乎翻番，而制備技術(shù)專(zhuān)利的申請比例降至約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，主要應用在鋰電池導電添加劑、涂料、導熱膜等低端產(chǎn)品。全球根據產(chǎn)業(yè)結構特點(diǎn)、技術(shù)優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)化資源制訂了不同的技術(shù)應用節點(diǎn)和路線(xiàn)圖，如歐盟石墨烯旗艦計劃技術(shù)路線(xiàn)圖、韓國石墨烯產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)路線(xiàn)圖、《中國制造2025》石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線(xiàn)圖、中國臺灣石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線(xiàn)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)品不穩定等問(wèn)題，開(kāi)發(fā)針對特定場(chǎng)合的多形態(tài)和特性石墨烯基材料的制備和結構調控技術(shù)。

　　未來(lái)將重點(diǎn)突破以大規模、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)展石墨烯高精尖應用技術(shù)以及下游產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，不斷拓展石墨烯相關(guān)產(chǎn)品應用領(lǐng)域。