【原】石墨烯成新材料競爭高地，我國專利總數(shù)全球第一能否“躺贏”？

2017年，我國石墨烯市場規(guī)模約為1.27億元人民幣。目前，全國在工商、民政等部門登記注冊的石墨烯單位已超過4800家。我國的石墨烯企業(yè)集聚效應(yīng)明顯，長三角地區(qū)是我國石墨烯發(fā)展較早也是石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈較為完善的地區(qū)，目前擁有石墨烯相關(guān)企業(yè)600多家。2018年我國積極建設(shè)石墨烯產(chǎn)業(yè)基地，以產(chǎn)業(yè)應(yīng)用為目的，促進(jìn)科學(xué)研究及成果轉(zhuǎn)化。2018年11月，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所石墨烯研究團(tuán)隊聯(lián)合浙江省石墨烯制造業(yè)創(chuàng)新中心成功研制出能量密度高達(dá)545Wh/kg、容量達(dá)130kWh的石墨烯鋁燃料電池發(fā)電系統(tǒng)；寧波墨西科技有限公司經(jīng)過半年多的前期規(guī)劃、產(chǎn)線設(shè)計和設(shè)備選型及安裝，于2018 年建成萬噸級石墨烯導(dǎo)電漿料生產(chǎn)線，可提供批量化、高性價比的電池用石墨烯復(fù)合導(dǎo)電漿料。

從全球范圍內(nèi)來看美國、歐洲、日本及韓國等各國均將石墨烯的研發(fā)上升至戰(zhàn)略高度，力爭把握石墨烯技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)革命的機(jī)遇。全球?qū)κ┑难芯恐饕蕴嵘苽浞椒ê屯诰蛐阅転橹鳌Ｔ谛阅芡诰蚣袄碚撋壏矫妫＝虼髮W(xué)Lapo Bogani團(tuán)隊通過穩(wěn)定的自旋軸承基團(tuán)功能化分子石墨烯納米帶，解決了納米帶邊緣無法以原子精度制備和石墨烯端基不穩(wěn)定的兩大問題。在制備方法改進(jìn)方面，里雅斯特大學(xué)Maria Peressi、國家研究委員會（CNR）TASC 的 CristinaAfrich 等人組成的研發(fā)團(tuán)隊從實驗和理論上證明了在鎳（Ni）上生長石墨烯的技術(shù)相關(guān)過程中單金屬吸附原子所起的催化作用。

近年來，我國在石墨烯領(lǐng)域開展了大量研究，躋身世界石墨烯研究領(lǐng)域第一梯隊，申請專利總數(shù)世界第一，在石墨烯制備、物性與應(yīng)用基礎(chǔ)探索方面獲得了一批具有國際影響力的創(chuàng)新研究成果，同時石墨烯產(chǎn)業(yè)也呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展之勢。研究力量主要集中在北京大學(xué)、清華大學(xué)、中國科學(xué)院、浙江大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)等高校、北京石墨烯研究院等新型研發(fā)機(jī)構(gòu)以及部分企業(yè)。近十年，我國專利申請數(shù)量在全球申請數(shù)量中的占比快速增長，從2009年的15.6％上升至93.1％，成為了目前專利申請的主力軍。各高校、研究所及企業(yè)在石墨烯領(lǐng)域取得一定成果。在石墨烯性能挖掘及理論升級方面，電子科技大學(xué)的姚佰承教授等人通過諧振腔集成單晶石墨烯半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)，實現(xiàn)了光頻梳的大范圍可調(diào)，并展示了豐富的多孤子態(tài)輸出；此外，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所、西安交通大學(xué)、南開大學(xué)及廈門大學(xué)也取得重要的研究進(jìn)展。在石墨烯制備方法改進(jìn)方面，2018年和2019年，北京石墨烯研究院、北京大學(xué)、中科院微系統(tǒng)所、北京航空航天大學(xué)、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、武漢大學(xué)、天津大學(xué)及廈門大學(xué)等取得進(jìn)展，其中2019年4月，北京大學(xué)和北京石墨烯研究院的劉忠范院士及彭海琳教授課題組實現(xiàn)了超潔凈石墨烯薄膜的 CVD 制備。此外，該團(tuán)隊還在前期實驗室規(guī)模制備的基礎(chǔ)上，制備了大尺寸的銅（111）單晶襯底和銅鎳合金（111）單晶襯底，并與大型工業(yè)化 CVD 系統(tǒng)的制造廠家合作，設(shè)計了適合于 4英寸晶圓的石墨烯單晶批量制備高溫化學(xué)氣相沉積設(shè)備，可以實現(xiàn)最大達(dá)到6 英寸基片，最多一批次25片的石墨烯單晶晶圓的批量化制備，年產(chǎn)能可達(dá)到1萬片。

我國石墨烯產(chǎn)業(yè)只實現(xiàn)了初步應(yīng)用，多數(shù)產(chǎn)品停留在樣品和實驗室階段。關(guān)鍵核心技術(shù)還未突破。同時，市場上大多產(chǎn)品為穿戴式發(fā)熱產(chǎn)品，屬于低端應(yīng)用，因其門檻低，造成了眾多企業(yè)在此領(lǐng)域集中發(fā)展的現(xiàn)象。另外在專利方面，我國專利申請數(shù)量雖多，但質(zhì)量不高，缺乏創(chuàng)新型發(fā)明專利。

未來，石墨烯作為國際高科技產(chǎn)業(yè)競爭的熱點，為了增強(qiáng)國內(nèi)石墨烯的競爭力，我國應(yīng)建立完善的適合中國石墨烯產(chǎn)業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；推動石墨烯制備領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的研究和開發(fā)；加快石墨烯在高技術(shù)領(lǐng)域的布局發(fā)展，將石墨烯的研究重點和國家制造強(qiáng)國戰(zhàn)略相統(tǒng)一。