摘要：石墨烯因其优异的导电性在电池、半导体、复合材料、涂料、油墨等领域具有广阔的应用前景。本文通过对国内已公开的有关石墨烯导电材料专利进行检索统计分析，研究了该领域专利申请发展状况，并对该领域以后的发展给出了建议。
关键词：石墨烯 导电 专利分析
1.石墨烯导电材料简介
石墨烯是一种由单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状碳材料。2004年，英国科学家Geim和Novoselov等成功制备了室温下稳定存在的石墨烯，证明了二维材料在自然状态下可以单独存在[1]。因这个革命性和颠覆性的发现，两位教授在2010年共同获得诺贝尔物理学奖。在此背景下，石墨烯众多方向的研究如火如荼地展开，并且迅速在全球范围里掀起了石墨烯制备、石墨烯复合技术和材料、石墨烯下游产品等的研究热潮。石墨烯中相邻两个碳原子以共价键结合，每个碳原子发生sp2杂化，这使得每个碳原子剩余的p轨道上都有一个电子，这些电子之间相互作用，在石墨烯垂直平面上形成一个无穷大的离域大π键，在这个大π键中电子可自由移动，这就使得石墨烯电导率能高达到106 s/m[2]，石墨烯还具有室温量子霍尔效应、量子隧穿效应等电子传导现象。这些性质使得石墨烯成为当下炙手可热的导电材料，被广泛应用于电池、半导体、导电复合材料、导电涂料、导电油墨等领域。
2.中国石墨烯导电材料专利申请分析
2.1专利申请趋势
国内关于石墨烯导电材料的专利申请最早开始于2006年，如图1所示，到2009年专利申请量增长缓慢，从2010年开始到2015年增长加快，到2016和2017年达到了高峰，从最开始的一年两件增长为一年900余件的申请量，可见石墨烯导电材料领域研究热度高、发展快。截止到2018年，国内有关石墨烯导电材料的专利申请已达3884件。随着国内、国际石墨烯各合作组织的成立，国家支持的产学研项目的发展，未来有关该领域的专利仍会持上升趋势。
在目前的3884件专利申请中，有大部分专利处于在审状态，授权案件占比35%，远大于驳回和视撤，说明石墨烯导电材料领域技术创新性水平高，具有很高的实用价值。
图1石墨烯导电材料中国专利申请量变化趋势
2.2 专利技术构成
现统计的专利申请中包括3519件发明申请和365件实用新型，涉及的IPC主分类号主要有H01M、H01B、H01L、C08L、H01G、C09D和C09J，其对应的技术领域如表1所示。其中，电池是石墨烯导电材料申请量最多的领域，且是第二的将近两倍，说明石墨烯导电材料在电池领域应用的广泛性。排在第二和第三的同样是电器元件领域，涉及电缆、导体、介电材料和半导体。排在第4的是高分子组合物领域，主要涉及石墨烯高分子导电复合材料，化学领域申请量较大的还有涂料、油墨和粘合剂领域。上述结果说明石墨烯导电材料应用多样化，从高端的电器元件到普通的涂料都有涉及，具有广泛的经济价值。
表1 IPC主分类号对应的技术领域
2.3 申请人分析
经统计，石墨烯导电材料中国专利申请中92%来自国内申请人，只有8%是国外在华申请，主要有美国、韩国、日本和德国，这些也是石墨烯导电材料研究较为成熟的几个发达国家。在申请人类型方面，高校/科研单位、企业和个人分别占55%、37%和8%。中国石墨烯导电材料专利技术的主要申请人有中国科学院、海洋王照明、浙江大学、电子科技大学和京东方，这些科研院所、高校和企业都是国内石墨烯技术领域的领军者。其中海洋王照明是一家民营股份制高新技术企业，在石墨烯技术的研发与创新上颇有建树，目前在国内具有完整的石墨烯的专利布局[3]。京东方也是注重知识产权保护和布局的高科企业，在石墨烯导电材料领域具有可观的申请量。
2.4 全国各省市专利申请情况
图2示意了石墨烯导电材料中国专利申请省市分布，其中申请量排在前列的有江苏、广东、北京、山东、浙江和上海，其中江苏现有石墨烯导电材料的专利
图2 石墨烯导电材料中国专利申请省市分布
申请量为708件，处于遥遥领先地位，这些省市集中了石墨烯研发和生产的主要高校、研究机构和企业。以江苏为例，2011年常州成立全国首家专业从事石墨烯研发和产业化的江南石墨烯研究院，2011年泰州成立国家级的石墨烯研究及检测平台，2013年无锡成立石墨烯产业示范区。常州、无锡、泰州、南京、苏州等地的石墨烯产业在国内甚至国际上都具有重要影响力，江苏的石墨烯产业得到飞速发展。
三、总结
在政府的大力扶持和各组织团体的积极推动下，中国石墨烯产业取得了很大进展。我国是全球制造业大国，在石墨烯应用方面具有巨大的市场空间。但在全球化竞争背景下，还面临诸多挑战，需要进一步加强战略研究，对我国石墨烯产业进行前瞻性、战略性的系统布局。目前石墨烯导电材料虽然在电器元件等高端领域有较多专利申请量，但这些成果大多处于实验水平，距产业化还有很大距离。建议在中央政府主导下，结合地方政府，联合科研院所和企业，集中力量，通过发挥产学研各方创新资源和技术优势，实现石墨烯在这些领域的重大突破。
参考文献：
[1]Novoselov K S，Geim A K，Morozov S V，et al．Electric field effect in atomically thin carbon films[J]．Science，2004，306（5696）：666-669．
[2]Kim K S，Zhao Y，Jang H，et al.Large-scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes[J].Nature，2009，457（7230）：706-710.
[3]刘振宇，李汉清，刘瑾．石墨烯企业专利技术情报分析——以海洋王照明科技有限公司为例[J]．情报探索，2016，（9）：36-40．
作者简介：周俊（1988-11），男，博士研究生，主要从事发明专利的实质审查工作，第二作者侯尊岩对本文贡献等同第一作者。
论文作者:周俊,侯尊岩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/11
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