從全球范圍來看，石墨烯相關(guān)專利技術(shù)從2010年開始爆發(fā)式增長，石墨烯技術(shù)從成長期逐漸向成熟期過渡。近些年來，石墨烯專利技術(shù)的研究熱點主要包括石墨烯原材料制備，石墨烯在儲能電池、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。

       我國是石墨烯技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾埩孔疃嗟膰?。本文對石墨烯在化工、儲能、電子器件三個技術(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，集中于化工、儲能、電子器件領(lǐng)域

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

圖1 石墨烯應(yīng)用技術(shù)專利年度變化

（來源：中科院寧波材料所，統(tǒng)計截至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)方面的專利申請共31431件，主要集中在儲能(鋰離子電池、超級電容器、太陽能、柔性儲能等)、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、無機(jī)材料等)、醫(yī)療(藥物載體、DNA基因檢測、熒光標(biāo)記等)、檢測、航空航天等。專利申請數(shù)量較高的有化工(14669件，占總申請量的46.7%)，儲能(7610件，占總申請量的24.2%)，電子器件(5813件，占總申請量的18.5%)，水處理(1899件，占總申請量的6.0%)。

圖2 石墨烯專利技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域分類

（來源：中科院寧波材料所，統(tǒng)計截至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

       從化工領(lǐng)域來看(見圖3)，石墨烯方面的專利申請共14669件，主要集中在橡膠塑料、涂料油墨、金屬合金、無機(jī)材料、熱界面材料、纖維等領(lǐng)域。其中申請量較多的主要有橡膠塑料(專利申請量3576件，占總申請量的24.4%)，涂料油墨(專利申請量2883件，占總申請量的19.7%)，催化(專利申請量1188件，占總申請量的8.1%)，熱界面材料(專利申請量878件，占總申請量的6.0%)，纖維(專利申請量740件，占總申請量的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、增強增韌、抗菌、抗靜電等作用。高校和企業(yè)均申請了大量相關(guān)專利。在高校中，東華大學(xué)擁有的專利申請量遠(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)中申請的專利數(shù)量最多。而在國外申請人中，阿克馬法國公司、美國波音公司、美國塞拉尼斯醋酸纖維有限公司在中國也有相關(guān)專利申請，但數(shù)量較少。

圖3 石墨烯化工專利類型構(gòu)成

（來源：中科院寧波材料所，統(tǒng)計截至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人，企業(yè)在熱界面材料方面申請的專利數(shù)量最為集中。在中國科學(xué)院各院所中，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所、中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所擁有較多的相關(guān)專利申請。

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

       從儲能領(lǐng)域來看(見圖4)，石墨烯方面的專利申請共7610件，主要集中在鋰離子電池、超級電容器、燃料電池、太陽能、硫基電池等領(lǐng)域，其中申請量較多的主要有鋰離子電池(3077件，占總申請量的40.4%)，超級電容器(1331件，占總申請量的17.5%)，燃料電池(531件，占總申請量的7.0%)。

圖4 石墨烯儲能專利類型構(gòu)成

（來源：中科院寧波材料所，統(tǒng)計截至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來提高動力電池的性能。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)、中國科學(xué)院和國外申請人均申請了大量專利。在高校當(dāng)中，浙江大學(xué)擁有的專利申請量遠(yuǎn)高于其他高校，中國科學(xué)院也申請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量又領(lǐng)先于其他院所，在其中居于首位。此外，韓國LG集團(tuán)、三星集團(tuán)、日本株式會社半導(dǎo)體能源研究所在中國也布局了較多相關(guān)數(shù)量專利。

       從電子器件領(lǐng)域來看(見圖5，石墨烯方面的專利申請共計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(專利申請數(shù)量2096件，占總申請量的36.1%)，顯示屏和面板(專利申請數(shù)量623件，占總申請量的10.7%)，集成電路(專利申請數(shù)量316件，占總申請量的5.4%)。

       京東方和TCL集團(tuán)引領(lǐng)國內(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

（來源：中科院寧波材料所，統(tǒng)計截至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，石墨烯在柔性顯示中也有大量應(yīng)用。國內(nèi)的京東方科技集團(tuán)股份有限公司、TCL集團(tuán)在該領(lǐng)域申請有大量專利，遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于國內(nèi)其他企業(yè)，而高校和科研院所在該領(lǐng)域擁有的專利申請量相比較少，此外，韓國的三星集團(tuán)、LG集團(tuán)在中國也申請了一定數(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、光電探測器等。該領(lǐng)域?qū)＠暾堉饕性诟咝：椭袊茖W(xué)院。其中，濟(jì)南大學(xué)的相關(guān)專利數(shù)量遠(yuǎn)高于其他申請人，中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院掌握的專利申請量高于中國科學(xué)院其他院所。在企業(yè)中，鴻海科技、無錫百靈傳感技術(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。

       結(jié)論

       從專利申請情況來看，近些年石墨烯相關(guān)專利申請數(shù)量仍然保持高速增長態(tài)勢，大量中國本土企業(yè)涌入石墨烯行業(yè)。企業(yè)不論從申請人數(shù)量還是申請的專利總量，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了大學(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科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院的專利申請數(shù)量仍處于前列。

       從研發(fā)領(lǐng)域來看，石墨烯技術(shù)研發(fā)的重心開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)的專利申請量漲幅明顯。化工、儲能和電子器件領(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。