【E課堂】一篇文章全面讀懂石墨烯
國內相關研究主要集中在高校和中科院,有80多所一流大學和研究機構涉足石墨烯,但在企業層面只有深圳鴻海具有一定優勢,且專利數量遠遠落后于三星、IBM等國外企業,石墨烯研發過程中企業的主體作用亟待進一步加強。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力弱,產業布局亟待進一步優化。
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石墨烯技術突飛猛進,世界各國加快專利布局。
2010年后,全球石墨烯相關論文和專利數量呈井噴式增長。根據切薩布魯夫技術生命周期理論,石墨烯產業仍處于技術成長期,且技術演化趨勢正由石墨烯制備工藝向具體應用領域轉變。從1991年開始至今,全球共發表石墨烯相關SCI論文137690篇。其中,中國、美國、韓國和日本發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年開始至今,全球共有12518件石墨烯相關專利。從技術原創國專利申請數量看,中國、韓國、美國、日本申請的專利量位居全球前四,占比分別是50%、14%、6%和6%,中國石墨烯相關專利量具有絕對優勢。從目標申請國專利申請量看,中國是專利布局的重點,其后依次是美國、韓國、WO、日本和歐專局。從各原創國的技術申請范圍看,韓國、美國和日本都在積極進行專利全球布局,但我國專利海外布局薄弱,亟待進一步加強。
從石墨烯專利技術申請領域看,2013年之前,石墨烯相關研究主要集中在制備領域,2011年至2013年間制備技術專利占石墨烯專利申請比例達38%。隨著制備技術的完善與成熟,石墨烯專利申請不斷向下游應用拓展,并開拓出新的領域。2013年至2015年間,全球新增大量關于復合纖維、涂層、功能薄膜、水處理等新興領域的石墨烯技術專利申請,其中關于石墨烯基復合材料的專利申請幾乎翻番,而制備技術專利的申請比例降至約29%。
市場前景
石墨烯產業化方向明確,相關制備技術和應用技術亟待突破。
目前,石墨烯處于產業化初期,主要應用在鋰電池導電添加劑、涂料、導熱膜等低端產品。全球根據產業結構特點、技術優勢和產業化資源制訂了不同的技術應用節點和路線圖,如歐盟石墨烯旗艦計劃技術路線圖、韓國石墨烯產業市場路線圖、《中國制造2025》石墨烯產業技術路線圖、中國臺灣石墨烯產業技術路線圖等,明確了產業化發展重點、方向和路徑,以解決當前相關產品制備技術存在成本高、技術不成熟、產品不穩定等問題,開發針對特定場合的多形態和特性石墨烯基材料的制備和結構調控技術。


未來將重點突破以大規模、低成本、高質量、多尺度為特征的石墨烯制備技術,大力發展石墨烯高精尖應用技術以及下游產品開發,不斷拓展石墨烯相關產品應用領域。




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