不久前,中科院宁波质料所会同浙江工业手艺研究院、中国石墨烯工业手艺创新战略同盟、宁波市科技信息研究院等多家单元,撰写完成了《2015石墨烯手艺专利剖析陈诉》并向社会果真宣布。作为2015中国国际石墨烯创新大会的前奏,gai陈诉剖析了全球石墨烯手艺的整体专利态势和研发烧点,为石墨烯学术界和工业界謌ai髁宋蠢辞痹谏て。本文节选自《2015石墨烯手艺专利剖析陈诉》。
石墨烯作为一种新型二维纳米质料,是现在发现唯一存在的二维自由态原子晶体。自2004年发现以来,石墨烯不仅在理论科学上受到了极大关注,而且由于其特殊的纳米结构以及优异的物理化学性能而在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等诸多领域展现出重大的应用潜能,引起了科学界和工业界的高度关注。天下各国纷纷将石墨烯及其应用手艺作为恒久战略生长偏向,以期在由石墨烯引发的新一轮工业革掷中占有自动和先机。
近年来,围绕石墨烯的专利申请在全球规模内泛起出高速zeng长态势,已成为一个活跃的新兴热门领域。
专利申请进入稳固zeng恒久
一种手艺的生命周期通常由萌芽(发生)、生长(生长)、成熟、瓶颈(衰退)几个阶段组成。手艺萌芽阶段,社会投入意愿低,专利申请数目与专利权人数目都很少;手艺生长阶段,工业手艺有了一定突破或厂商对于市chang价值有了认知,竞相投入生长,专利申请数目与专利权人数目泛起快速上升态势;手艺成熟阶段,厂商投资于研发的资源不再扩张,且其他厂商进入此市chang意愿低,专利申请数目与专利权人数目逐渐减缓或趋于平稳;在手艺瓶颈期,相关工业已过于成熟,或工业手艺研发遇到瓶颈难以有新的突破,专利申请数目与专利权人数目泛起负zeng长。
2008年之前为石墨烯相关专利手艺的萌芽阶段;2009 年之后石墨烯相关专利手艺开shi进入快速生长阶段,并有望在2014年之后进入手艺成熟阶段。现在,已有部门企业开shi石墨烯手艺的工业化开发。从2009年开shi,每年都有大量的新zeng发现人进入石墨烯相关手艺领域。近年来,gai领域每年都有大量的新手艺条目涌现。这说明石墨烯相关手艺正在处于生长阶段,全球相关手艺研发投入在快速zeng长,推动石墨烯手艺应用规模一直扩大。可以展望,在未来几年中,全球石墨烯专利申请数目将会保持继续稳固zeng长态势。
中国先突入领地
研究发现,石墨烯专利手艺主要集中在以下几个偏向:石墨烯的制备,例如氧化还原法、化学气相沉积(CVD)等;石墨烯用于制备半导体器件、光电器件及chang发射晶体管等;用于制备石墨烯复合质料及薄膜等;石墨烯用于锂离子电池电极等。
石墨烯专利的热门手艺领域主要包罗以下几个方面:石墨烯制备,例如液相剥离、化学氧化、外延生长和化学气相沉积;石墨烯疏散和粉末制备手艺;石墨烯用作锂离子电池电极质料、超级电容器质料、太阳能电池电极质料等;石墨烯用于制备薄膜晶体管、光电器件、蚲ai鞯嫉绫∧さ劝氲继迤骷;石墨烯用于复合质料,例如导电导热质料、复合纤维和碳纤维等;涂层、石墨烯功效薄膜、传感器、水处置赏罚等。
中国处于手艺原创国的首位,其专利受理数目大幅领先于随后其他各国家和地域,占有了46%的份额;韩国、美国、日本紧随厥后,也是gai项手艺的主要手艺原创国。这是由于gai领域目莂nτ诠ひ祷跋,需要政府的鼎力大举支持。中国政府在石墨烯手艺领域的诸多专项支持极大推动了gai国在石墨烯手艺领域的研发速率,为未来在行业内领先职位奠基了坚实基础。
美国和日本是最早进入gai手艺领域的国家,其他国家则在2006年前后开shi相关研究,其中日本、英国、加拿大等国的申请量shi终保持稳固,zeng长缓慢,而中国、美国和韩国在2010年后申请数目zeng长迅速。其中以中国的zeng长速率最快,受理的石墨烯相关专利基本上集中在近3年,在专利申请总量上已经远远逾越美国、日本和韩国。
手艺原创国和手艺目的申请国排名基内情似,可见中国、韩国、美国、日本不仅是石墨烯手艺的主要手艺原创地,也是主要手艺掩护地。从各原创国的手艺申请规模来看,韩国、美国和日本都在起劲举行全球结构,中国在这方面还需要进一步增强。
可起劲的偏向
从全球规模来看,石墨烯相关手艺现在仍处于高速生长阶段,美、日、韩的专利申请人以大型跨国公司为主,手艺领域主要集中在通过由下至上(Bottom-Up) 途径制备石墨烯以及相关应用,而且不管是在专利申请数目照旧在专利结构方面,都具有优势职位。中国申请人在gai领域的相关专利申请起步较晚,申请人相对疏散,还没有形成有规模的专利申请结构;中国专利申请人的手艺现在主要集中在通过由上到下(Top-Down)途径制备石墨烯以及相关应用,虽然在专利申请数目上占有优势,但通过专刊相助协定途径申请的专利却很是少。
现在,中国海内申请人在gai领域的专利申请占有主导职位,较量热门的领域包罗锂离子电池、超级电容器、太阳能、导电/导热质料、吸波质料、防腐、润滑等。
在Bottom-Up 途径制备石墨烯上,尤其在石墨烯生长装备以及石墨烯薄膜的转移手艺领域,外洋申请人在华专利申请数目虽然较少,但多数属于基础专利。海内申请人在gai领域起步较晚,但生长迅速,专利手艺主要集中在石墨烯薄膜生长、相关装备手艺的刷新以及液晶显示、触摸等工业的下游领域。在石墨烯薄膜转移手艺领域,海内少少涉及,多数申请人在石墨烯薄膜转移领域的专利申请日都在韩国三星之后,而且现在海内还没有大规模转移石墨烯薄膜的装备专利。外洋申请人在gai领域虽然专利申请数目现在占有较大优势,但其专利手艺大多偏向于基础研究,相当一部门专利的工业化应用价值并不高。
近年纁i夜愿咝率忠展ひ档姆龀至Χ戎鸾eng大,诸多高新企业纷纷投入到石墨烯薄膜的制备和应用研究中。和外洋的专利申请人相比,我国在此方面申请专利的工业化导向更为显着,可是申请人相对疏散且相互间缺乏相助关系.