從全球范圍來(lái)看，石墨烯相關(guān)專利技術(shù)從2010年開(kāi)始爆發(fā)式增長(zhǎng)，石墨烯技術(shù)從成長(zhǎng)期逐漸向成熟期過(guò)渡。近些年來(lái)，石墨烯專利技術(shù)的研究熱點(diǎn)主要包括石墨烯原材料制備，石墨烯在儲(chǔ)能電池、復(fù)合材料、傳感器、膜分離、透明導(dǎo)電薄膜、觸摸屏、集成電路、光纖、通訊等領(lǐng)域的應(yīng)用。

       我國(guó)是石墨烯技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量最多的國(guó)家。本文對(duì)石墨烯在化工、儲(chǔ)能、電子器件三個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的相關(guān)專利進(jìn)行了分析。

       應(yīng)用型技術(shù)專利持續(xù)增長(zhǎng)，集中于化工、儲(chǔ)能、電子器件領(lǐng)域

       從圖1可以看出，石墨烯應(yīng)用技術(shù)專利申請(qǐng)數(shù)量呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)，2010~2017年年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到了81.3%。

圖1 石墨烯應(yīng)用技術(shù)專利年度變化

（來(lái)源：中科院寧波材料所，統(tǒng)計(jì)截至2018年8月29日）

       石墨烯應(yīng)用技術(shù)專利類型構(gòu)成可以看出（圖2），石墨烯應(yīng)用技術(shù)方面的專利申請(qǐng)共31431件，主要集中在儲(chǔ)能(鋰離子電池、超級(jí)電容器、太陽(yáng)能、柔性儲(chǔ)能等)、電子器件(顯示屏和面板、傳感器、集成電路、LED&OLED等)、水處理(催化降解、吸附過(guò)濾、海水淡化等)、氣體處理(空氣凈化、氣體分離等)、化工(橡膠塑料、纖維、涂料油墨、金屬合金、無(wú)機(jī)材料等)、醫(yī)療(藥物載體、DNA基因檢測(cè)、熒光標(biāo)記等)、檢測(cè)、航空航天等。專利申請(qǐng)數(shù)量較高的有化工(14669件，占總申請(qǐng)量的46.7%)，儲(chǔ)能(7610件，占總申請(qǐng)量的24.2%)，電子器件(5813件，占總申請(qǐng)量的18.5%)，水處理(1899件，占總申請(qǐng)量的6.0%)。

圖2 石墨烯專利技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域分類

（來(lái)源：中科院寧波材料所，統(tǒng)計(jì)截至2018年8月29日）

       熱界面材料是企業(yè)在化工領(lǐng)域的石墨烯技術(shù)應(yīng)用焦點(diǎn)

       從化工領(lǐng)域來(lái)看(見(jiàn)圖3)，石墨烯方面的專利申請(qǐng)共14669件，主要集中在橡膠塑料、涂料油墨、金屬合金、無(wú)機(jī)材料、熱界面材料、纖維等領(lǐng)域。其中申請(qǐng)量較多的主要有橡膠塑料(專利申請(qǐng)量3576件，占總申請(qǐng)量的24.4%)，涂料油墨(專利申請(qǐng)量2883件，占總申請(qǐng)量的19.7%)，催化(專利申請(qǐng)量1188件，占總申請(qǐng)量的8.1%)，熱界面材料(專利申請(qǐng)量878件，占總申請(qǐng)量的6.0%)，纖維(專利申請(qǐng)量740件，占總申請(qǐng)量的5.0%)。

       在纖維和熱界面材料領(lǐng)域，基于石墨烯的相關(guān)應(yīng)用技術(shù)正逐步深入。石墨烯應(yīng)用于纖維領(lǐng)域主要起到導(dǎo)熱、導(dǎo)電、增強(qiáng)增韌、抗菌、抗靜電等作用。高校和企業(yè)均申請(qǐng)了大量相關(guān)專利。在高校中，東華大學(xué)擁有的專利申請(qǐng)量遠(yuǎn)高于其他高校，在企業(yè)中，圣泉集團(tuán)、杭州高烯科技有限公司在所有企業(yè)中申請(qǐng)的專利數(shù)量最多。而在國(guó)外申請(qǐng)人中，阿克馬法國(guó)公司、美國(guó)波音公司、美國(guó)塞拉尼斯醋酸纖維有限公司在中國(guó)也有相關(guān)專利申請(qǐng)，但數(shù)量較少。

圖3 石墨烯化工專利類型構(gòu)成

（來(lái)源：中科院寧波材料所，統(tǒng)計(jì)截至2018年8月29日）

       石墨烯應(yīng)用于熱界面材料領(lǐng)域主要起到導(dǎo)熱散熱作用，有效提高電子器件散熱性能。相比于其他類型的申請(qǐng)人，企業(yè)在熱界面材料方面申請(qǐng)的專利數(shù)量最為集中。在中國(guó)科學(xué)院各院所中，中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所、中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所擁有較多的相關(guān)專利申請(qǐng)。

       鋰離子電池是科研院所在儲(chǔ)能領(lǐng)域的石墨烯研發(fā)重點(diǎn)

       從儲(chǔ)能領(lǐng)域來(lái)看(見(jiàn)圖4)，石墨烯方面的專利申請(qǐng)共7610件，主要集中在鋰離子電池、超級(jí)電容器、燃料電池、太陽(yáng)能、硫基電池等領(lǐng)域，其中申請(qǐng)量較多的主要有鋰離子電池(3077件，占總申請(qǐng)量的40.4%)，超級(jí)電容器(1331件，占總申請(qǐng)量的17.5%)，燃料電池(531件，占總申請(qǐng)量的7.0%)。

圖4 石墨烯儲(chǔ)能專利類型構(gòu)成

（來(lái)源：中科院寧波材料所，統(tǒng)計(jì)截至2018年8月29日）

       石墨烯在鋰離子電池方面的應(yīng)用，主要利用石墨烯優(yōu)良的導(dǎo)電性、能夠緩解電極材料的體積膨脹等特點(diǎn)來(lái)提高動(dòng)力電池的性能。石墨烯在鋰離子電池的正極、負(fù)極、集流體、隔膜、導(dǎo)電添加劑等方面均有應(yīng)用。高校、企業(yè)、中國(guó)科學(xué)院和國(guó)外申請(qǐng)人均申請(qǐng)了大量專利。在高校當(dāng)中，浙江大學(xué)擁有的專利申請(qǐng)量遠(yuǎn)高于其他高校，中國(guó)科學(xué)院也申請(qǐng)了大量的石墨烯基鋰離子電池專利，中科院寧波材料所專利申請(qǐng)量又領(lǐng)先于其他院所，在其中居于首位。此外，韓國(guó)LG集團(tuán)、三星集團(tuán)、日本株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所在中國(guó)也布局了較多相關(guān)數(shù)量專利。

       從電子器件領(lǐng)域來(lái)看(見(jiàn)圖5，石墨烯方面的專利申請(qǐng)共計(jì)5813件，主要集中在顯示屏和面板、傳感器、集成電路、LED&OLED等領(lǐng)域。其中占比較多有傳感器(專利申請(qǐng)數(shù)量2096件，占總申請(qǐng)量的36.1%)，顯示屏和面板(專利申請(qǐng)數(shù)量623件，占總申請(qǐng)量的10.7%)，集成電路(專利申請(qǐng)數(shù)量316件，占總申請(qǐng)量的5.4%)。

       京東方和TCL集團(tuán)引領(lǐng)國(guó)內(nèi)顯示屏和面板領(lǐng)域的石墨烯應(yīng)用研發(fā)

圖5 石墨烯電子器件專利類型構(gòu)成

（來(lái)源：中科院寧波材料所，統(tǒng)計(jì)截至2018年8月29日）

       在顯示屏和面板領(lǐng)域，石墨烯常用于制備透明導(dǎo)電膜、電極、引線等，同時(shí)，石墨烯在柔性顯示中也有大量應(yīng)用。國(guó)內(nèi)的京東方科技集團(tuán)股份有限公司、TCL集團(tuán)在該領(lǐng)域申請(qǐng)有大量專利，遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于國(guó)內(nèi)其他企業(yè)，而高校和科研院所在該領(lǐng)域擁有的專利申請(qǐng)量相比較少，此外，韓國(guó)的三星集團(tuán)、LG集團(tuán)在中國(guó)也申請(qǐng)了一定數(shù)量的相關(guān)專利。

       在傳感器領(lǐng)域，石墨烯的應(yīng)用涉及生物化學(xué)傳感器、物理傳感器、光電探測(cè)器等。該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)主要集中在高校和中國(guó)科學(xué)院。其中，濟(jì)南大學(xué)的相關(guān)專利數(shù)量遠(yuǎn)高于其他申請(qǐng)人，中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院掌握的專利申請(qǐng)量高于中國(guó)科學(xué)院其他院所。在企業(yè)中，鴻海科技、無(wú)錫百靈傳感技術(shù)有限公司、上海集成電路研發(fā)中心有限公司、諾基亞公司擁有一定數(shù)量的專利申請(qǐng)。

       結(jié)論

       從專利申請(qǐng)情況來(lái)看，近些年石墨烯相關(guān)專利申請(qǐng)數(shù)量仍然保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，大量中國(guó)本土企業(yè)涌入石墨烯行業(yè)。企業(yè)不論從申請(qǐng)人數(shù)量還是申請(qǐng)的專利總量，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)。在科研機(jī)構(gòu)中，中科院寧波材料所和中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院的專利申請(qǐng)數(shù)量仍處于前列。

       從研發(fā)領(lǐng)域來(lái)看，石墨烯技術(shù)研發(fā)的重心開(kāi)始從原材料制備向應(yīng)用技術(shù)和終端產(chǎn)品傾斜，尤其是與石墨烯終端產(chǎn)品相關(guān)的專利申請(qǐng)量漲幅明顯。化工、儲(chǔ)能和電子器件領(lǐng)域是采用石墨烯技術(shù)最多的三大應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。