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

       作為世界上最柔軟的堅(jiān)硬材料，被譽(yù)為“黑金子”的石墨烯因其自身優(yōu)異的秉性近年來(lái)漸成材料新寵。那么，中國(guó)應(yīng)如何開(kāi)發(fā)石墨烯這座“金礦”？

       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(gè)碳原子的厚度(0.34nm)，是目前已發(fā)現(xiàn)的最薄也最堅(jiān)硬的材料。近年來(lái)，石墨烯備受推崇，源于其優(yōu)異的物理及電學(xué)性質(zhì)。因其發(fā)現(xiàn)，英俄的兩位科學(xué)家于2004年獲得諾貝爾獎(jiǎng)。

       石墨烯電阻率極低，電子遷移的速度極快，可被期待用來(lái)發(fā)展更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管。“此外，由于它幾乎是完全透明的，也適合用來(lái)制造透明觸控屏幕、光板，甚至是高效太陽(yáng)能電池及超大容量蓄電池。”北京國(guó)之專利預(yù)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(qǐng)最早出現(xiàn)在2002年，2008年起出現(xiàn)實(shí)質(zhì)性的快速增長(zhǎng)。我國(guó)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(guó)占總產(chǎn)出量的22.10%，位列第二；韓國(guó)以占總產(chǎn)出量21.18%的比例排名第三。

       “這說(shuō)明近幾年我國(guó)石墨烯研發(fā)投入力度較大，同時(shí)也注重運(yùn)用專利來(lái)保護(hù)研發(fā)成果，但數(shù)量多不代表實(shí)力強(qiáng)，我國(guó)的石墨烯專利申請(qǐng)主要來(lái)源于科研院所和高校，多數(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。”于立彪坦言。

       北京國(guó)之專利預(yù)警咨詢中心發(fā)布的《石墨稀產(chǎn)業(yè)專利分析報(bào)告》顯示，全球排名前六位的專利申請(qǐng)人，分別是韓國(guó)三星公司、中國(guó)科學(xué)院、韓國(guó)高等技術(shù)研究院和韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院、韓國(guó)成均館大學(xué)、美國(guó)IBM公司以及個(gè)人申請(qǐng)人 Bor Z. Jang。

       不僅如此，我國(guó)的石墨烯專利布局也讓于立彪深感擔(dān)憂:“在石墨烯領(lǐng)域我國(guó)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。”

       熱點(diǎn)：增強(qiáng)實(shí)用性

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

       根據(jù)《石墨稀產(chǎn)業(yè)專利分析報(bào)告》，全球石墨烯制備方法的專利申請(qǐng)為471件，涉及的制備方法包括化學(xué)氣相沉積法、氧化還原法、SiC熱分解法、氣相/液相剝離法、機(jī)械剝離法等。其中，關(guān)注度最高的是化學(xué)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(xué)氣相沉積法和氧化還原法可能是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的途徑。”于立彪分析說(shuō)，化學(xué)氣相沉積法相比其他制備方法更容易實(shí)現(xiàn)大尺寸和穩(wěn)定量產(chǎn)化，主要專利掌握在韓國(guó)三星公司、中國(guó)科學(xué)院、韓國(guó)成均館大學(xué)手中，不過(guò)現(xiàn)階段化學(xué)氣相沉積法仍面臨石墨烯層數(shù)可控性差的問(wèn)題，今后工藝細(xì)節(jié)調(diào)控（比如壓力控制、時(shí)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(jiǎn)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(guò)通過(guò)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(qǐng)僅占29.20%，涉及石墨烯用途的專利申請(qǐng)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(diǎn)不僅在于石墨烯的制備方法，還在于如何將石墨烯應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中，從而實(shí)現(xiàn)石墨烯技術(shù)大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。尤其是一些國(guó)外的大型企業(yè)，在石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域大力投資。”于立彪透露。

       根據(jù)石墨烯應(yīng)用技術(shù)分支申請(qǐng)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(yīng)用是研發(fā)熱點(diǎn)，其中涉及電池的專利申請(qǐng)最多，占比高達(dá)36%。

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

       策略：加快專利布局

       眼下，石墨烯炙手可熱。日前，美國(guó)國(guó)防部先進(jìn)項(xiàng)目研究局與威斯康星大學(xué)麥迪遜分校宣布，共同研發(fā)出一項(xiàng)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(xué)和電學(xué)手段同時(shí)觀測(cè)。

       對(duì)石墨烯予以“厚愛(ài)”的不唯美國(guó)。不久前，韓國(guó)幾家高校亦宣布已成功開(kāi)發(fā)出混合石墨烯。據(jù)了解，這種混合石墨烯制成的電子紋身具有可伸縮性，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(tuán)隊(duì)還將這種材料制成生物傳感器，用來(lái)監(jiān)測(cè)人體的健康數(shù)據(jù)。

       市場(chǎng)前景不言而喻，作為石墨烯領(lǐng)域“后起之秀”的中國(guó)如何在這個(gè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的領(lǐng)域保持優(yōu)勢(shì)并搶占先機(jī)？

       “開(kāi)展專利預(yù)警分析，加強(qiáng)專利挖掘和布局。”這是北京國(guó)之專利預(yù)警咨詢中心給出的答案。

       根據(jù)全球主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手專利申請(qǐng)技術(shù)分布圖，石墨烯專利申請(qǐng)量排名第二位的中國(guó)科學(xué)院，在國(guó)內(nèi)的專利申請(qǐng)有103件，而PCT專利申請(qǐng)僅1件；而申請(qǐng)量排名第一位的韓國(guó)三星公司不僅在韓國(guó)國(guó)內(nèi)有40件專利申請(qǐng)，還在美國(guó)有46件專利申請(qǐng)，在中國(guó)有12件專利申請(qǐng)，PCT申請(qǐng)有7件，在歐洲也有1件；韓國(guó)高等技術(shù)研究院、韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院等的專利布局策略亦與三星公司類(lèi)似。
       “由此可以看出，我國(guó)的石墨烯專利申請(qǐng)量雖然絕對(duì)數(shù)量很大，但區(qū)域保護(hù)表現(xiàn)較差，幾乎沒(méi)有對(duì)石墨烯專利申請(qǐng)國(guó)外保護(hù)。韓國(guó)的企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)則對(duì)專利保護(hù)十分重視，它們不僅在韓國(guó)國(guó)內(nèi)進(jìn)行專利布局，還在全球主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手所在國(guó)或地區(qū)進(jìn)行相當(dāng)數(shù)量的專利布局，這點(diǎn)值得國(guó)內(nèi)企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)借鑒。”于立彪表示。

       在于立彪看來(lái)，隨著石墨烯應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，今后將有更多的國(guó)外申請(qǐng)人到中國(guó)進(jìn)行專利申請(qǐng)和布局。在這方面國(guó)內(nèi)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)應(yīng)給予足夠重視，技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中適時(shí)開(kāi)展專利預(yù)警，防范并及早規(guī)避潛在的專利風(fēng)險(xiǎn)。