從全球范圍來看，石墨烯相關專利技術從2010年開始爆發式增長，石墨烯技術從成長期逐漸向成熟期過渡。近些年來，石墨烯專利技術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、復合材料、傳感器、膜分離、透明導電薄膜、觸摸屏、集成電路、光纖、通訊等領域的應用。

       我國是石墨烯技術領域專利申請量最多的國家。本文對石墨烯在化工、儲能、電子器件三個技術領域的相關專利進行了分析。

       應用型技術專利持續增長，集中于化工、儲能、電子器件領域

       從圖1可以看出，石墨烯應用技術專利申請數量呈現逐年增長的趨勢，2010~2017年年復合增長率達到了81.3%。

圖1 石墨烯應用技術專利年度變化

（來源：中科院寧波材料所，統計截至2018年8月29日）

       石墨烯應用技術專利類型構成可以看出（圖2），石墨烯應用技術方面的專利申請共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、無機材料等)、醫療(藥物載體、DNA基因檢測、熒光標記等)、檢測、航空航天等。專利申請數量較高的有化工(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 石墨烯專利技術應用領域分類

（來源：中科院寧波材料所，統計截至2018年8月29日）

       熱界面材料是企業在化工領域的石墨烯技術應用焦點

       從化工領域來看(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、無機材料、熱界面材料、纖維等領域。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域，基于石墨烯的相關應用技術正逐步深入。石墨烯應用于纖維領域主要起到導熱、導電、增強增韌、抗菌、抗靜電等作用。高校和企業均申請了大量相關專利。在高校中，東華大學擁有的專利申請量遠高于其他高校，在企業中，圣泉集團、杭州高烯科技有限公司在所有企業中申請的專利數量最多。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專利申請，但數量較少。

圖3 石墨烯化工專利類型構成

（來源：中科院寧波材料所，統計截至2018年8月29日）

       石墨烯應用于熱界面材料領域主要起到導熱散熱作用，有效提高電子器件散熱性能。相比于其他類型的申請人，企業在熱界面材料方面申請的專利數量最為集中。在中國科學院各院所中，中國科學院寧波材料技術與工程研究所、中國科學院山西煤炭化學研究所擁有較多的相關專利申請。

       鋰離子電池是科研院所在儲能領域的石墨烯研發重點

       從儲能領域來看(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成

（來源：中科院寧波材料所，統計截至2018年8月29日）

       石墨烯在鋰離子電池方面的應用，主要利用石墨烯優良的導電性、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、負極、集流體、隔膜、導電添加劑等方面均有應用。高校、企業、中國科學院和國外申請人均申請了大量專利。在高校當中，浙江大學擁有的專利申請量遠高于其他高校，中國科學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先于其他院所，在其中居于首位。此外，韓國LG集團、三星集團、日本株式會社半導體能源研究所在中國也布局了較多相關數量專利。

       從電子器件領域來看(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等領域。其中占比較多有傳感器(專利申請數量2096件，占總申請量的36.1%)，顯示屏和面板(專利申請數量623件，占總申請量的10.7%)，集成電路(專利申請數量316件，占總申請量的5.4%)。

       京東方和TCL集團引領國內顯示屏和面板領域的石墨烯應用研發

圖5 石墨烯電子器件專利類型構成

（來源：中科院寧波材料所，統計截至2018年8月29日）

       在顯示屏和面板領域，石墨烯常用于制備透明導電膜、電極、引線等，同時，石墨烯在柔性顯示中也有大量應用。國內的京東方科技集團股份有限公司、TCL集團在該領域申請有大量專利，遠遠多于國內其他企業，而高校和科研院所在該領域擁有的專利申請量相比較少，此外，韓國的三星集團、LG集團在中國也申請了一定數量的相關專利。

       在傳感器領域，石墨烯的應用涉及生物化學傳感器、物理傳感器、光電探測器等。該領域專利申請主要集中在高校和中國科學院。其中，濟南大學的相關專利數量遠高于其他申請人，中國科學院重慶綠色智能技術研究院掌握的專利申請量高于中國科學院其他院所。在企業中，鴻海科技、無錫百靈傳感技術有限公司、上海集成電路研發中心有限公司、諾基亞公司擁有一定數量的專利申請。

       結論

       從專利申請情況來看，近些年石墨烯相關專利申請數量仍然保持高速增長態勢，大量中國本土企業涌入石墨烯行業。企業不論從申請人數量還是申請的專利總量，都遠遠超過了大學和科研機構。在科研機構中，中科院寧波材料所和中國科學院重慶綠色智能技術研究院的專利申請數量仍處于前列。

       從研發領域來看，石墨烯技術研發的重心開始從原材料制備向應用技術和終端產品傾斜，尤其是與石墨烯終端產品相關的專利申請量漲幅明顯。化工、儲能和電子器件領域是采用石墨烯技術最多的三大應用技術領域。