全球石墨烯專利申請量趨勢

全球石墨烯專利技術(shù)類型分布情況

石墨烯技術(shù)示意圖

    “一秒鐘內(nèi)下載一部高清電影，手機的充電時間縮短到一分鐘，這些都有可能在2024年前后實現(xiàn)，靠的僅僅是一個小小的石墨烯器件。”業(yè)內(nèi)人士如是預測。

    作為世界上最柔軟的堅硬材料，被譽為“黑金子”的石墨烯因其自身優(yōu)異的秉性近年來漸成材料新寵。中國應如何開發(fā)石墨烯這座金礦？為此，《經(jīng)濟日報》記者專訪北京國之專利預警咨詢中心《石墨烯產(chǎn)業(yè)專利分析報告》的專家，為讀者解疑釋惑。

    現(xiàn)狀：“后起之秀”材料

    石墨烯是一種新型的碳納米材料，其厚度僅為一個碳原子的厚度(0.34nm)，是目前已發(fā)現(xiàn)的最薄也最堅硬的材料。近年來，石墨烯備受推崇，源于其優(yōu)異的物理及電學性質(zhì)。因其發(fā)現(xiàn)，英俄的兩位科學家2004年獲得諾貝爾獎。

    石墨烯電阻率極低，電子遷移的速度極快，可被期待用來發(fā)展更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管?！按送?，由于它幾乎是完全透明的，也適合用來制造透明觸控屏幕、光板，甚至是高效太陽能電池及超大容量蓄電池?！北本﹪畬＠A警咨詢中心總經(jīng)理于立彪介紹。

    專利分析結(jié)果顯示，石墨烯相關(guān)的專利申請最早出現(xiàn)在2002年，2008年起出現(xiàn)實質(zhì)性的快速增長。中國在石墨烯技術(shù)領(lǐng)域的專利技術(shù)產(chǎn)出量最高，占據(jù)了總產(chǎn)出量的40.25%；美國占總產(chǎn)出量的22.10%，位列第二；韓國以占總產(chǎn)出量21.18%的比例排名第三。

    “這說明近幾年我國石墨烯研發(fā)投入力度較大，同時也注重運用專利來保護研發(fā)成果，但數(shù)量多不代表實力強，我國的石墨烯專利申請主要來源于科研院所和高校，多數(shù)還處于實驗室研究階段?！庇诹⒈胩寡?。

    《報告》顯示，全球排名前六位的專利申請人，分別是韓國三星公司、中國科學院、韓國高等技術(shù)研究院和韓國科學技術(shù)研究院、韓國成均館大學、美國IBM公司以及個人申請人 Bor Z. Jang。

    不僅如此，中國的石墨烯專利布局也讓于立彪深感擔憂:“在石墨烯領(lǐng)域我國雖然屬于‘后起之秀’，但專利布局不合理，這不利于牽制和制約競爭對手?！?/p>

    熱點：增強實用性

    對石墨烯產(chǎn)業(yè)而言，制備技術(shù)是基礎(chǔ)。

    根據(jù)《報告》，全球石墨烯制備方法的專利申請為471件，涉及的制備方法包括化學氣相沉積法、氧化還原法、SiC熱分解法、氣相/液相剝離法、機械剝離法等。其中，關(guān)注度最高的是化學氣相沉積法和氧化還原法。

    “目前全球石墨烯專利技術(shù)正處于快速發(fā)展期，但材料制備技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化程度較低，化學氣相沉積法和氧化還原法可能是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的途徑?！庇诹⒈敕治觥Ｋf，化學氣相沉積法相比其他制備方法更容易實現(xiàn)大尺寸和穩(wěn)定量產(chǎn)化，主要專利掌握在韓國三星公司、中國科學院、韓國成均館大學手中，不過現(xiàn)階段化學氣相沉積法仍面臨石墨烯層數(shù)可控性差的問題，今后工藝細節(jié)調(diào)控（比如壓力控制、時間控制及后處理技術(shù)）可能是該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的突破口。而氧化還原法雖操作簡單，具有放量制備前景，但所用原料存在一定毒性，污染環(huán)境。

    制備工藝的重要性不言而喻，不過通過專利檢索發(fā)現(xiàn)，涉及石墨烯制備方法和設(shè)備的專利申請僅占29.20%，涉及石墨烯用途的專利申請卻占到48.05%。

    “隨著石墨烯制備技術(shù)的發(fā)展以及樣品質(zhì)量不斷提高，目前的研究熱點不僅在于石墨烯的制備方法，還在于如何將石墨烯應用到各個領(lǐng)域中，從而實現(xiàn)石墨烯技術(shù)大規(guī)模的商業(yè)應用。尤其是一些國外的大型企業(yè)，在石墨烯應用領(lǐng)域大力投資?！庇诹⒈胫赋?。

    根據(jù)石墨烯應用技術(shù)分支申請量分布圖，涉及石墨烯在TFT基板、催化劑、透明電極、晶體管上的應用是研發(fā)熱點，其中涉及電池的專利申請最多，占比高達36%。

    北京國之專利預警咨詢中心的專利分析員告訴記者，石墨烯的導電性好，柔韌性好，具有很高的比表面積，決定了其具有高的儲能空間，制備透明石墨烯膜用于鋰離子電池、太陽能電池等領(lǐng)域具有廣泛的前景，是近兩年應用技術(shù)分支的研究熱點。

    策略：加快專利布局

    眼下，石墨烯炙手可熱。日前，美國防部先進項目研究局與威斯康星大學麥迪遜分校宣布，共同研發(fā)出一項人腦研究技術(shù)，可探究人腦神經(jīng)結(jié)構(gòu)與功能的聯(lián)系，該技術(shù)正是用石墨烯做傳感器，其厚度不到一納米，首次可兼容光學和電學手段同時觀測。

    對石墨烯予以“厚愛”的不唯美國。不久前，韓國幾家高校亦宣布已成功開發(fā)出混合石墨烯。據(jù)了解，這種混合石墨烯制成的電子文身具有可伸縮性，并且呈透明狀，即使被折疊或者拉扯，依然能夠正常工作，研發(fā)團隊還將這種材料制成生物傳感器，用來監(jiān)測人體的健康數(shù)據(jù)。

    市場前景不言而喻，作為“后起之秀”的中國如何在“硝煙四起”的石墨烯領(lǐng)域保持優(yōu)勢并搶占先機？

    “開展專利預警分析，加強專利挖掘和布局。”這是北京國之專利預警咨詢中心給出的答案。

    根據(jù)全球主要競爭對手專利申請技術(shù)分布圖，石墨烯專利申請量排名第二位的中國科學院，在國內(nèi)的專利申請有103件，而PCT專利申請僅1件；而申請量排名第一位的韓國三星公司不僅在韓國國內(nèi)有40件專利申請，還在美國有46件專利申請，在中國有12件專利申請，PCT申請有7件，在歐洲也有1件；韓國高等技術(shù)研究院、韓國科學技術(shù)研究院等的專利布局策略亦與三星公司類似。

    “由此可以看出，我國的石墨烯專利申請量雖然絕對數(shù)量很大，但區(qū)域保護表現(xiàn)較差，幾乎沒有對石墨烯專利申請國外保護。韓國的企業(yè)、研究機構(gòu)則對專利保護十分重視，它們不僅在韓國國內(nèi)進行專利布局，還在全球主要競爭對手所在國/地區(qū)進行相當數(shù)量的專利布局，這點值得國內(nèi)企業(yè)和科研機構(gòu)借鑒?！庇诹⒈氡硎?。

    在于立彪看來，隨著石墨烯應用技術(shù)的發(fā)展，今后將有更多的國外申請人到中國進行專利申請和布局。在這方面國內(nèi)企業(yè)和研究機構(gòu)應給予足夠重視，技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化過程中適時開展專利預警，防范并及早規(guī)避潛在的專利風險。

    （圖表專利數(shù)據(jù)檢索截止到2012年12月1日）