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      石墨烯產業(yè)曙光初現專利布局成焦點

      2015-01-10 02:45:16文/沈
      化工管理 2015年1期
      關鍵詞:產出量氣相專利申請

      文/沈 慧

      石墨烯產業(yè)曙光初現專利布局成焦點

      文/沈 慧

      “一秒鐘內下載一部高清電影,手機的充電時間縮短到一分鐘,這些都有可能在2024年前后實現,靠的僅僅是一個小小的石墨烯器件?!睒I(yè)內人士如是預測。

      作為世界上最柔軟的堅硬材料,被譽為“黑金子”的石墨烯因其自身優(yōu)異的秉性近年來漸成材料新寵。那么,中國應如何開發(fā)石墨烯這座“金礦”?

      現狀:“后起之秀”材料

      石墨烯是一種新型的碳納米材料,其厚度僅為一個碳原子的厚度(0.34nm),是目前已發(fā)現的最薄也最堅硬的材料。近年來,石墨烯備受推崇,源于其優(yōu)異的物理及電學性質。因其發(fā)現,英俄的兩位科學家于2004年獲得諾貝爾獎。

      石墨烯電阻率極低,電子遷移的速度極快,可被期待用來發(fā)展更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管?!按送?,由于它幾乎是完全透明的,也適合用來制造透明觸控屏幕、光板,甚至是高效太陽能電池及超大容量蓄電池?!北本﹪畬@A警咨詢中心總經理于立彪介紹。

      專利分析結果顯示,石墨烯相關的專利申請最早出現在2002年,2008年起出現實質性的快速增長。我國在石墨烯技術領域的專利技術產出量最高,占據了總產出量的40.25%;美國占總產出量的22.10%,位列第二;韓國以占總產出量21.18%的比例排名第三。

      “這說明近幾年我國石墨烯研發(fā)投入力度較大,同時也注重運用專利來保護研發(fā)成果,但數量多不代表實力強,我國的石墨烯專利申請主要來源于科研院所和高校,多數還處于實驗室研究階段?!庇诹⒈胩寡?。

      北京國之專利預警咨詢中心發(fā)布的《石墨稀產業(yè)專利分析報告》顯示,全球排名前六位的專利申請人,分別是韓國三星公司、中國科學院、韓國高等技術研究院和韓國科學技術研究院、韓國成均館大學、美國IBM公司以及個人申請人 Bor Z. Jang。

      不僅如此,我國的石墨烯專利布局也讓于立彪深感擔憂:“在石墨烯領域我國雖然屬于后起之秀,但專利布局不合理,這不利于牽制和制約競爭對手?!?/p>

      熱點:增強實用性

      對石墨烯產業(yè)而言,制備技術是基礎。

      根據《石墨稀產業(yè)專利分析報告》,全球石墨烯制備方法的專利申請為471件,涉及的制備方法包括化學氣相沉積法、氧化還原法、SiC熱分解法、氣相/液相剝離法、機械剝離法等。其中,關注度最高的是化學氣相沉積法和氧化還原法。

      “目前全球石墨烯專利技術正處于快速發(fā)展期,但材料制備技術的產業(yè)化程度較低,化學氣相沉積法和氧化還原法可能是實現產業(yè)化的途徑。”于立彪分析說,化學氣相沉積法相比其他制備方法更容易實現大尺寸和穩(wěn)定量產化,主要專利掌握在韓國三星公司、中國科學院、韓國成均館大學手中,不過現階段化學氣相沉積法仍面臨石墨烯層數可控性差的問題,今后工藝細節(jié)調控(比如壓力控制、時間控制及后處理技術)可能是該技術產業(yè)化的突破口。而氧化還原法雖操作簡單,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,不過通過專利檢索發(fā)現,涉及石墨烯制備方法和設備的專利申請僅占29.20%,涉及石墨烯用途的專利申請卻占到48.05%。

      “隨著石墨烯制備技術的發(fā)展以及樣品質量不斷提高,目前的研究熱點不僅在于石墨烯的制備方法,還在于如何將石墨烯應用到各個領域中,從而實現石墨烯技術大規(guī)模的商業(yè)應用。尤其是一些國外的大型企業(yè),在石墨烯應用領域大力投資?!庇诹⒈胪嘎丁?/p>

      根據石墨烯應用技術分支申請量分布圖,涉及石墨烯在TFT基板、催化劑、透明電極、晶體管上的應用是研發(fā)熱點,其中涉及電池的專利申請最多,占比高達36%。

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

      策略:加快專利布局

      眼下,石墨烯炙手可熱。日前,美國國防部先進項目研究局與威斯康星大學麥迪遜分校宣布,共同研發(fā)出一項人腦研究技術,可探究人腦神經結構與功能的聯系。該技術正是用石墨烯做傳感器,其厚度不到一納米,首次可兼容光學和電學手段同時觀測。

      對石墨烯予以“厚愛”的不唯美國。不久前,韓國幾家高校亦宣布已成功開發(fā)出混合石墨烯。據了解,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)團隊還將這種材料制成生物傳感器,用來監(jiān)測人體的健康數據。

      市場前景不言而喻,作為石墨烯領域“后起之秀”的中國如何在這個競爭激烈的領域保持優(yōu)勢并搶占先機?

      “開展專利預警分析,加強專利挖掘和布局。”這是北京國之專利預警咨詢中心給出的答案。

      根據全球主要競爭對手專利申請技術分布圖,石墨烯專利申請量排名第二位的中國科學院,在國內的專利申請有103件,而PCT專利申請僅1件;而申請量排名第一位的韓國三星公司不僅在韓國國內有40件專利申請,還在美國有46件專利申請,在中國有12件專利申請,PCT申請有7件,在歐洲也有1件;韓國高等技術研究院、韓國科學技術研究院等的專利布局策略亦與三星公司類似。

      “由此可以看出,我國的石墨烯專利申請量雖然絕對數量很大,但區(qū)域保護表現較差,幾乎沒有對石墨烯專利申請國外保護。韓國的企業(yè)、研究機構則對專利保護十分重視,它們不僅在韓國國內進行專利布局,還在全球主要競爭對手所在國或地區(qū)進行相當數量的專利布局,這點值得國內企業(yè)和科研機構借鑒?!庇诹⒈氡硎?。

      在于立彪看來,隨著石墨烯應用技術的發(fā)展,今后將有更多的國外申請人到中國進行專利申請和布局。在這方面國內企業(yè)和研究機構應給予足夠重視,技術研發(fā)和產業(yè)化過程中適時開展專利預警,防范并及早規(guī)避潛在的專利風險。

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