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石墨烯專(zhuān)利申請范圍有待擴大
2017-06-14分享至:
不久前，中科院寧波材料所會(huì )同浙江工業(yè)技術(shù)研究院、中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng )新戰略聯(lián)盟、寧波市科技信息研究院等多家單位，撰寫(xiě)完成了《2015石墨烯技術(shù)專(zhuān)利分析報告》并向社會(huì )公開(kāi)發(fā)布。作為2015中國國際石墨烯創(chuàng )新大會(huì )的前奏，該報告分析了全球石墨烯技術(shù)的整體專(zhuān)利態(tài)勢和研發(fā)熱點(diǎn)，為石墨烯學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界指明了未來(lái)潛在發(fā)展方向。本文節選自《2015石墨烯技術(shù)專(zhuān)利分析報告》。
石墨烯作為一種新型二維納米材料，是目前發(fā)現唯一存在的二維自由態(tài)原子晶體。自2004年發(fā)現以來(lái)，石墨烯不僅在理論科學(xué)上受到了極大關(guān)注，并且由于其特殊的納米結構以及優(yōu)異的物理化學(xué)性能而在電子學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、生物醫學(xué)、催化、儲能和傳感器等諸多領(lǐng)域展現出巨大的應用潛能，引起了科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注。世界各國紛紛將石墨烯及其應用技術(shù)作為長(cháng)期戰略發(fā)展方向，以期在由石墨烯引發(fā)的新一輪產(chǎn)業(yè)革命中占據主動(dòng)和先機。
近年來(lái)，圍繞石墨烯的專(zhuān)利申請在全球范圍內呈現出高速增長(cháng)態(tài)勢，已成為一個(gè)活躍的新興熱點(diǎn)領(lǐng)域。
專(zhuān)利申請進(jìn)入穩定增長(cháng)期
一種技術(shù)的生命周期通常由萌芽（產(chǎn)生）、成長(cháng)（發(fā)展）、成熟、瓶頸（衰退）幾個(gè)階段構成。技術(shù)萌芽階段，社會(huì )投入意愿低，專(zhuān)利申請數量與專(zhuān)利權人數量都很少；技術(shù)成長(cháng)階段，產(chǎn)業(yè)技術(shù)有了一定突破或廠(chǎng)商對于市場(chǎng)價(jià)值有了認知，競相投入發(fā)展，專(zhuān)利申請數量與專(zhuān)利權人數量呈現快速上升態(tài)勢；技術(shù)成熟階段，廠(chǎng)商投資于研發(fā)的資源不再擴張，且其他廠(chǎng)商進(jìn)入此市場(chǎng)意愿低，專(zhuān)利申請數量與專(zhuān)利權人數量逐漸減緩或趨于平穩；在技術(shù)瓶頸期，相關(guān)產(chǎn)業(yè)已過(guò)于成熟，或產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)遇到瓶頸難以有新的突破，專(zhuān)利申請數量與專(zhuān)利權人數量呈現負增長(cháng)。
2008年之前為石墨烯相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)的萌芽階段；2009 年之后石墨烯相關(guān)專(zhuān)利技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入快速成長(cháng)階段，并有望在2014年之后進(jìn)入技術(shù)成熟階段。目前，已有部分企業(yè)開(kāi)始石墨烯技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)。從2009年開(kāi)始，每年都有大量的新增發(fā)明人進(jìn)入石墨烯相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。近年來(lái)，該領(lǐng)域每年都有大量的新技術(shù)條目涌現。這說(shuō)明石墨烯相關(guān)技術(shù)正在處于成長(cháng)階段，全球相關(guān)技術(shù)研發(fā)投入在快速增長(cháng)，推動(dòng)石墨烯技術(shù)應用范圍不斷擴大?？梢灶A測，在未來(lái)幾年中，全球石墨烯專(zhuān)利申請數量將會(huì )保持繼續穩定增長(cháng)態(tài)勢。
中國先闖入領(lǐng)地
研究發(fā)現，石墨烯專(zhuān)利技術(shù)主要集中在以下幾個(gè)方向：石墨烯的制備，例如氧化還原法、化學(xué)氣相沉積（CVD）等；石墨烯用于制備半導體器件、光電器件及場(chǎng)發(fā)射晶體管等；用于制備石墨烯復合材料及薄膜等；石墨烯用于鋰離子電池電極等。
石墨烯專(zhuān)利的熱點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域主要包括以下幾個(gè)方面：石墨烯制備，例如液相剝離、化學(xué)氧化、外延生長(cháng)和化學(xué)氣相沉積；石墨烯分散和粉末制備技術(shù)；石墨烯用作鋰離子電池電極材料、超級電容器材料、太陽(yáng)能電池電極材料等；石墨烯用于制備薄膜晶體管、光電器件、透明導電薄膜等半導體器件；石墨烯用于復合材料，例如導電導熱材料、復合纖維和碳纖維等；涂層、石墨烯功能薄膜、傳感器、水處理等。
中國處于技術(shù)原創(chuàng )國的首位，其專(zhuān)利受理數量大幅領(lǐng)先于隨后其他各國家和地區，占據了46%的份額；韓國、美國、日本緊隨其后，也是該項技術(shù)的主要技術(shù)原創(chuàng )國。這是因為該領(lǐng)域目前處于產(chǎn)業(yè)化前夕，需要政府的大力支持。中國政府在石墨烯技術(shù)領(lǐng)域的諸多專(zhuān)項支持極大推動(dòng)了該國在石墨烯技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)速度，為未來(lái)在行業(yè)內領(lǐng)先地位奠定了堅實(shí)基礎。
美國和日本是最早進(jìn)入該技術(shù)領(lǐng)域的國家，其他國家則在2006年前后開(kāi)始相關(guān)研究，其中日本、英國、加拿大等國的申請量始終保持穩定，增長(cháng)緩慢，而中國、美國和韓國在2010年后申請數量增長(cháng)迅速。其中以中國的增長(cháng)速度最快，受理的石墨烯相關(guān)專(zhuān)利基本上集中在近3年，在專(zhuān)利申請總量上已經(jīng)遠遠超越美國、日本和韓國。
技術(shù)原創(chuàng )國和技術(shù)目標申請國排名基本相似，可見(jiàn)中國、韓國、美國、日本不僅是石墨烯技術(shù)的主要技術(shù)原創(chuàng )地，也是主要技術(shù)保護地。從各原創(chuàng )國的技術(shù)申請范圍來(lái)看，韓國、美國和日本都在積極進(jìn)行全球布局，中國在這方面還需要進(jìn)一步加強。
可努力的方向
從全球范圍來(lái)看，石墨烯相關(guān)技術(shù)目前仍處于高速發(fā)展階段，美、日、韓的專(zhuān)利申請人以大型跨國公司為主，技術(shù)領(lǐng)域主要集中在通過(guò)由下至上（Bottom-Up） 途徑制備石墨烯以及相關(guān)應用，并且不管是在專(zhuān)利申請數量還是在專(zhuān)利布局方面，都具有優(yōu)勢地位。中國申請人在該領(lǐng)域的相關(guān)專(zhuān)利申請起步較晚，申請人相對分散，還沒(méi)有形成有規模的專(zhuān)利申請布局；中國專(zhuān)利申請人的技術(shù)目前主要集中在通過(guò)由上到下（Top-Down）途徑制備石墨烯以及相關(guān)應用，雖然在專(zhuān)利申請數量上占有優(yōu)勢，但通過(guò)專(zhuān)刊合作協(xié)定途徑申請的專(zhuān)利卻非常少。
目前，中國國內申請人在該領(lǐng)域的專(zhuān)利申請占有主導地位，比較熱點(diǎn)的領(lǐng)域包括鋰離子電池、超級電容器、太陽(yáng)能、導電/導熱材料、吸波材料、防腐、潤滑等。
在Bottom-Up 途徑制備石墨烯上，尤其在石墨烯生長(cháng)設備以及石墨烯薄膜的轉移技術(shù)領(lǐng)域，國外申請人在華專(zhuān)利申請數量雖然較少，但大都屬于基礎專(zhuān)利。國內申請人在該領(lǐng)域起步較晚，但發(fā)展迅速，專(zhuān)利技術(shù)主要集中在石墨烯薄膜生長(cháng)、相關(guān)設備技術(shù)的改進(jìn)以及液晶顯示、觸摸等產(chǎn)業(yè)的下游領(lǐng)域。在石墨烯薄膜轉移技術(shù)領(lǐng)域，國內極少涉及，多數申請人在石墨烯薄膜轉移領(lǐng)域的專(zhuān)利申請日都在韓國三星之后，并且目前國內還沒(méi)有大規模轉移石墨烯薄膜的設備專(zhuān)利。國外申請人在該領(lǐng)域雖然專(zhuān)利申請數量目前占有較大優(yōu)勢，但其專(zhuān)利技術(shù)大多偏向于基礎研究，相當一部分專(zhuān)利的產(chǎn)業(yè)化應用價(jià)值并不高。
近年來(lái)我國對高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的扶持力度逐漸增大，諸多高新企業(yè)紛紛投入到石墨烯薄膜的制備和應用研究中。和國外的專(zhuān)利申請人相比，我國在此方面申請專(zhuān)利的產(chǎn)業(yè)化導向更為明顯，但是申請人相對分散且相互間缺乏合作關(guān)系.
