重慶市石墨烯產(chǎn)業(yè)專利現(xiàn)狀分析及產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議

李　健，都保旺

(重慶理工大學(xué) 知識產(chǎn)權(quán)學(xué)院，重慶　400054)

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重慶市石墨烯產(chǎn)業(yè)專利現(xiàn)狀分析及產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議

李健，都保旺

(重慶理工大學(xué) 知識產(chǎn)權(quán)學(xué)院，重慶400054)

摘要：石墨烯是近年來材料領(lǐng)域的新寵，自被制造出以來，因其獨特的電學(xué)性能、力學(xué)性能、熱性能、光學(xué)性能，得到廣泛關(guān)注，被譽為“萬能材料”，是未來新材料發(fā)展的主攻方向，并且有希望加快人工智能時代的到來。隨著2015年3月2日，全球首批3萬部量產(chǎn)石墨烯手機在重慶發(fā)布，開啟了石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的新時代,也為石墨烯行業(yè)從原材料、組件到智能終端全產(chǎn)業(yè)鏈的有機結(jié)合提供了首個示范案例。通過專業(yè)專利檢索平臺對重慶市現(xiàn)有石墨烯相關(guān)專利進行統(tǒng)計，并分析重慶市石墨烯產(chǎn)業(yè)存在的問題，提出相應(yīng)的建議。

關(guān)鍵詞：石墨烯；新材料；萬能材料；重慶市；專利

本文引用格式：李健，都保旺.重慶市石墨烯產(chǎn)業(yè)專利現(xiàn)狀分析及產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議[J].重慶與世界，2016(4):19-24.

Citation format:LI Jian,DU Bao-wang.Patent Situation and Suggestions of Chongqing Graphene Industry[J].The World and Chongqing,2016(4):19-24.

一、石墨烯材料的應(yīng)用及發(fā)展簡介

(一)石墨烯材料簡介

石墨烯是一種由碳原子以SP2雜化軌道組成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯之所以廣受追捧，被譽為“萬能材料”與其優(yōu)秀而獨特的性能是密不可分的，它不僅擁有一些傳統(tǒng)材料具備的性質(zhì)，而且表現(xiàn)更加優(yōu)異，還擁有其獨特的性能：是世界上最薄、比表面積最大、強度最高、熱導(dǎo)率最高、可彎折、導(dǎo)電性強的納米材料。

石墨烯一直被認(rèn)為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu)，無法單獨穩(wěn)定存在，直到2004年英國曼徹斯特大學(xué)的安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在試驗室中首次通過微機械剝離的方法成功得到石墨烯，并因此獲得了2010年諾貝爾物理學(xué)獎。石墨烯可以廣泛應(yīng)用于鋰離子電池、超級電容器、航天軍工、太陽能電池、觸控顯示、透明電極等領(lǐng)域。目前全球有中國、美國、韓國、歐盟、日本等80多個國家和地區(qū)投身石墨烯的研發(fā)并進行相關(guān)專利申請和布局，中國在石墨烯領(lǐng)域增長迅速，目前專利申請量和有效量已經(jīng)成為世界第一。

(二)石墨烯材料的應(yīng)用及發(fā)展

石墨烯從2004年在實驗室被制備出來，已經(jīng)經(jīng)歷了近10年的發(fā)展，目前無論是石墨烯制備技術(shù)、大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，還是石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用都處于發(fā)展階段，各項技術(shù)并沒有成熟。就現(xiàn)在來看，目前石墨烯主要的應(yīng)用研究領(lǐng)域有顯示器、電子元件、鋰電池、石墨烯合金鋁等方面。2015年3月2日，全球首批3萬部量產(chǎn)石墨烯手機在重慶發(fā)布，采用最新研制的石墨烯觸摸屏，電池和導(dǎo)熱膜等新材料，在屏幕顯示，電池續(xù)航能力以及防止手機發(fā)燙等方面有一定優(yōu)勢。就重慶而言，石墨烯產(chǎn)業(yè)未來將瞄準(zhǔn)人體健康監(jiān)測、可穿戴式智能設(shè)備、智能傳感設(shè)備、人機交互設(shè)備的市場需求，研發(fā)多功能石墨烯柔性傳感器，最終實現(xiàn)石墨烯柔性智能微系統(tǒng)。

近10年來，有關(guān)石墨烯的研究蔚然成風(fēng)，石墨烯也因其在能源、生物技術(shù)、航天航空等領(lǐng)域具有極其廣泛的應(yīng)用前景而被認(rèn)為是“具有革命性意義的材料”“二十一世紀(jì)的材料之王”。有專家預(yù)計，未來5至10年，全球石墨烯產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過1 000億美元。

(三)本文數(shù)據(jù)來源及應(yīng)用價值

數(shù)據(jù)來源于專業(yè)的專利檢索分析平臺SOOPAT和CNIPR，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析和對比，總結(jié)發(fā)現(xiàn)概括出目前重慶市有關(guān)石墨烯專利申請、專利授權(quán)、專利技術(shù)領(lǐng)域分布等方面的特點以及存在的問題，并結(jié)合重慶實際發(fā)展提出切實可行的建議，以期為重慶市相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供可供參考的建議。同時，從法學(xué)、統(tǒng)計學(xué)視角解讀其專利現(xiàn)狀，強調(diào)將專利當(dāng)作一種資產(chǎn)而非僅僅是一項權(quán)利進行運營，著眼于通過專利導(dǎo)航提升重慶市石墨烯產(chǎn)業(yè)核心競爭力，充分利用現(xiàn)有優(yōu)勢完善石墨烯生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈條，通過技術(shù)研發(fā)—專利申請—產(chǎn)品開發(fā)等產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)降陌l(fā)展模式相互促進，從而提升整個產(chǎn)業(yè)的競爭力。

二、重慶市石墨烯產(chǎn)業(yè)及專利分析

(一)重慶市石墨烯發(fā)展概述

2015年3月2日，全球首批3萬部量產(chǎn)石墨烯手機在重慶發(fā)布意味著石墨烯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用進入新時代，重慶市石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展受到了廣泛的關(guān)注。通過專利檢索平臺，檢索時間截至2015年6月26日，重慶市有關(guān)石墨烯專利申請量有115項，專利申請人主要是重慶綠色智能技術(shù)研究院和重慶市墨烯科技有限公司，所占比例高達(dá)71.3%，其余的申請人主要是高校和材料公司。與此同時，重慶市政府也多方努力，為石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供堅實的制度保障和資金支持，在市委和市政府指導(dǎo)與推動下，2011年7月22日中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院掛牌，致力于石墨烯的研發(fā)，短短幾年時間掌握了石墨烯領(lǐng)域頂尖研發(fā)技術(shù)，通過積極地專利申請加以保護。隨后，由上海南江集團出資、中科院重慶研究院提供知識產(chǎn)權(quán)和技術(shù)，共同組建的重慶墨希科技有限公司應(yīng)運而生，專門開發(fā)、生產(chǎn)石墨烯薄膜原材料。2013年底，該公司大面積單層石墨烯薄膜生產(chǎn)線在重慶高新區(qū)金鳳園區(qū)投產(chǎn)運行。這條生產(chǎn)線使得石墨烯生產(chǎn)成本降至原來的1/3，每平方米成本約350元，為產(chǎn)業(yè)鏈下游產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)造了良好條件，也標(biāo)志著重慶市率先擁有全球領(lǐng)先技術(shù)的石墨烯單層薄膜材料量產(chǎn)工藝。在以此作為前端研發(fā)平臺的基礎(chǔ)上，同時依托聚集效應(yīng)重慶市不斷引進下游企業(yè)入駐，從而使重慶市初步形成從石墨烯原材料研發(fā)到批量制備元器件再到終端制造的產(chǎn)業(yè)鏈布局，目前主要應(yīng)用領(lǐng)域為智能終端項目、顯示觸控屏、鋰電池電極材料、晶體管等方面。

(二)重慶市石墨烯產(chǎn)業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)現(xiàn)狀

1.重慶市石墨烯專利申請量及申請人分析

通過檢索(檢索時間截至2015年6月26號)發(fā)現(xiàn)，目前全國關(guān)于石墨烯專利申請量總數(shù)為6 205 件，重慶市有關(guān)石墨烯專利申請量僅115件，占全國專利申請總量的1.85%。僅從專利申請量的角度來看，重慶關(guān)于石墨烯專利的申請積極性并不高，同時也說明該項技術(shù)研發(fā)成果不足。目前，全國石墨烯專利申請量最多的申請人為海洋王照明科技股份有限公司，相關(guān)專利申請量為335件，所占比例為5.40%(如圖1所示)。

圖1　專利申請量占比

就全國范圍來看，有關(guān)石墨烯專利申請的申請人有1 193個，圖2是目前全國有關(guān)石墨烯專利申請量排名前20的專利申請人及專利數(shù)，圖3為重慶市石墨烯專利申請人及申請量統(tǒng)計表。

通過圖2及圖3的對比可以發(fā)現(xiàn)，目前重慶市有關(guān)石墨烯的專利申請量較少，單個申請人均未突破100件，也沒有排到全國申請量前20位，整個重慶地區(qū)關(guān)于石墨烯專利申請的申請人只有15個。這從一定程度上可以說明，在重慶地區(qū)有關(guān)石墨烯技術(shù)研究的單位和個人并不多，說明對于石墨烯技術(shù)，大多數(shù)公司還處于觀望階段，這可能跟該技術(shù)進入重慶的時間較晚，且需要大量的資金投入有關(guān)，因而沒有得到廣泛關(guān)注。

圖2　全國主要專利申請人和專利數(shù)

圖3　重慶市主要專利申請人和專利數(shù)

2.石墨烯專利申請趨勢分析

圖4為全國石墨烯專利申請趨勢圖，從2007年的4件到2014年的1 937件，石墨烯專利申請可謂發(fā)展迅速，說明關(guān)注和研究該技術(shù)的單位和個人越來越多。圖5為重慶市石墨烯專利申請趨勢圖，由圖可以看出重慶市關(guān)于石墨烯專利的申請量2009—2014年呈現(xiàn)明顯上升趨勢，這和全國石墨烯專利申請趨勢保持一致，在一定程度上說明石墨烯技術(shù)在重慶同樣得到了較好的發(fā)展，相關(guān)專利權(quán)人十分重視石墨烯專利申請，積極性較高。但是對比圖4和圖5可以發(fā)現(xiàn)，重慶市有關(guān)石墨烯的專利申請比全國晚了兩年，在一定程度上說明重慶市石墨烯技術(shù)研究的起步較晚，需要相關(guān)專利申請人投入更多的研發(fā)精力和資金，充分利用現(xiàn)有技術(shù)以及已經(jīng)公開的技術(shù)，加以創(chuàng)造性勞動，已達(dá)到更優(yōu)的技術(shù)方案，為石墨烯產(chǎn)業(yè)在我國的發(fā)展提供技術(shù)支持。

圖4　全國專利申請量趨勢

圖5　重慶市專利申請量趨勢

3.石墨烯專利種類分析

圖6為全國石墨烯專利申請中各種專利所占比例示意圖，圖7為重慶市石墨烯專利申請中各種專利所占比例示意圖。根據(jù)兩圖所示，發(fā)明專利占絕大多數(shù)，少量為實用新型，幾乎沒有外觀設(shè)計，這說明目前石墨烯仍處于技術(shù)開發(fā)階段，仍有很多突出性特點和顯著進步的技術(shù)有待開發(fā)，石墨烯的專利戰(zhàn)仍處于白熱化狀態(tài)，仍需投入大量的人力和資金進行研發(fā)。值得注意的是眾多專利申請中，只有1件外觀設(shè)計專利申請*全國發(fā)明5 894件，實用新型310件，外觀設(shè)計1件;重慶發(fā)明103件，實用新型12件，外觀設(shè)計0。，并且已經(jīng)授權(quán)，它是關(guān)于石墨烯防彈衣的，這是石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域中的一個全新方向，主要是利用石墨烯的質(zhì)量輕、強度高的特點，便于攜帶，不會給攜帶者帶來重量的負(fù)擔(dān)，適合民警、武警等在處置突發(fā)事件時使用。

圖6　全國各種專利所占比例

圖7　重慶市各種專利所占比例

4.重慶市石墨烯專利技術(shù)分布分析

圖8和圖9，分別為全國和重慶市石墨烯專利技術(shù)分布(前10)，兩圖以IPC大組分類號為統(tǒng)計標(biāo)準(zhǔn)(表1)繪制?？梢悦黠@發(fā)現(xiàn)，重慶市石墨烯專利技術(shù)和全國石墨烯專利技術(shù)的側(cè)重點是不同的，重慶市在C23C16/00(通過氣態(tài)化合物分解且表面材料的反應(yīng)產(chǎn)物不留存于鍍層中的化學(xué)鍍覆，例如化學(xué)氣相沉積)大組上申請專利最多，而全國范圍側(cè)重在H01M4/00(電極)即石墨烯與電極的相關(guān)技術(shù)。

圖9　重慶市石墨烯專利技術(shù)分布(前10)

IPC大組類名C0B31/00碳;其化合物C23C16/00通過氣態(tài)化合物分解且表面材料的反應(yīng)產(chǎn)物不留存于鍍層中的化學(xué)鍍覆,例如化學(xué)氣相沉積H01M4/00電極H01B13/00制造導(dǎo)體或電纜制造的專用設(shè)備或方法G01N27/00用電、電化學(xué)或磁的方法測試或分析材料B82Y30/00用于材料和表面科學(xué)的納米技術(shù),例如:納米復(fù)合材料G06F3/00用于將所要處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成為計算機能夠處理的形式的輸入裝置;用于將數(shù)據(jù)從處理機傳送到輸出B82Y40/00納米結(jié)構(gòu)的制造或處理H01L21/00專門適用于制造或處理半導(dǎo)體或固體器件或其部件的方法或設(shè)備HO1B5/00按形狀區(qū)分的非絕緣導(dǎo)體或?qū)щ娢矬wC08K3/00使用無機配料CO8K9/00使用預(yù)處理的配料H01G11/00混合電容器,即具有不同正極和負(fù)極的電容器;雙電層(EDL)電容器;其制造方法或其零部件的制造方法B01J23/00不包含在B01J21/00組中的,包含金屬或金屬氧化物或氫氧化物的催化劑

5.重慶市石墨烯技術(shù)主要申請人專利申請趨勢分析

從圖10可以看出，近年來重慶市石墨烯專利申請人數(shù)量處于增長態(tài)勢，這說明研發(fā)人員的積極性比較大，成果也很明顯，但是數(shù)量不足仍是現(xiàn)存的較大的問題。其中，增長最快的是重慶墨烯科技有限公司(值得說明的是重慶市墨烯科技有限公司是上海南江集團出資、中科院重慶研究院提供知識產(chǎn)權(quán)和技術(shù)，共同組建的；中國科學(xué)院綠色智能技術(shù)研究院和重慶綠色智能技術(shù)研究院是一個單位)。

6.重慶市石墨烯專利技術(shù)骨干示意圖

在石墨烯專利申請中，發(fā)明人數(shù)為163，專利申請量有115件，平均每人專利申請量只有0.71，這說明研究人員的整體水平還不足。圖11為重慶市主要申請人技術(shù)骨干統(tǒng)計圖，可見重慶市具有一定的人才儲備。重慶市應(yīng)該在此基礎(chǔ)上，培養(yǎng)和引進更多專業(yè)技術(shù)人才，鼓勵創(chuàng)新，創(chuàng)造更多科技成果。

圖10　重慶市主要申請人專利申請趨勢

圖11　重慶市主要申請人技術(shù)骨干

三、重慶市石墨烯產(chǎn)業(yè)存在的問題

(一)專利申請量不足，專利儲備少

從檢索結(jié)果中可以看出重慶有關(guān)石墨烯的專利申請量只有115件，存在明顯的數(shù)量不足的劣勢。雖然我們不能單以專利申請數(shù)量的多少來衡量重慶市石墨烯技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，但是以專利的眼光看產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題，專利的儲備量是一個公司發(fā)展壯大，甚至達(dá)到行業(yè)寡頭的關(guān)鍵所在。眾所周知，我國專利法規(guī)定，專利是一項壟斷性的權(quán)利，專利的實際儲備量，不僅是石墨烯行業(yè)未來發(fā)展順暢的保障，而且是企業(yè)獲得最大化利潤的利器，擁有石墨烯技術(shù)核心專利，無論是自己使用還是通過專利許可，都會帶來意想不到的利潤。如果沒有了專利的保障，容易導(dǎo)致在以后的技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)品制造上容易受到限制，產(chǎn)品的制造銷售會受到專利權(quán)人的限制，很難實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的壯大。

(二)技術(shù)水平一家獨強，沒有實現(xiàn)百家爭鳴

根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，目前重慶市有關(guān)石墨烯技術(shù)專利申請人主要是中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院(以下簡稱研究院)和重慶市墨烯科技有限公司，而關(guān)于石墨烯生產(chǎn)企業(yè)也只是重慶墨烯科技有限公司，而墨烯科技有限公司的技術(shù)來源也主要來自研究院，這就導(dǎo)致了石墨烯市場毫無競爭活力，一家獨占石墨烯產(chǎn)業(yè)，不利于整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。造成這一結(jié)果的另一個原因是人才分配不均。研究院和墨烯科技公司占據(jù)了大部分人才，單一從事一項研究，使得科技成果比較單一。與此同時，像重慶領(lǐng)先新材料有限公司、重慶啟越涌陽微電子科技發(fā)展有限公司等這樣的公司也缺乏人才，由此限制了企業(yè)的發(fā)展。所以，應(yīng)當(dāng)加大人才培養(yǎng)力度，開展廣泛的交流與合作，積極引進人才，為公司服務(wù)。

(三)上游強下游弱，重科研輕應(yīng)用

目前，重慶市石墨烯的技術(shù)研究水平已經(jīng)日漸成熟，并成立了以石墨烯為研究對象的專門的研究院，也有很多高校涉足石墨烯專利技術(shù)研究，使得石墨烯相關(guān)重點技術(shù)有相當(dāng)?shù)膬?。相比之下，其?yīng)用就顯得很薄弱，很多技術(shù)得不到應(yīng)用，實現(xiàn)不了產(chǎn)品轉(zhuǎn)化，無法盈利，就難以為后續(xù)更深的研究提供資金的支持和相關(guān)產(chǎn)品經(jīng)驗的積累，因而形成了“上游強下游弱，重科研輕應(yīng)用”的局面，阻礙了石墨烯技術(shù)的進一步研發(fā)。

四、建議

(一)建立專利池，實現(xiàn)專利共享，聯(lián)合經(jīng)營

聯(lián)合企業(yè)、高校、研究所，建立專利池。畢竟石墨烯技術(shù)是一項新興的產(chǎn)業(yè)，單個人的力量是不足以擁有競爭優(yōu)勢的。所以，應(yīng)建立專利池，專利共享，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，強強聯(lián)合實現(xiàn)重慶市石墨烯產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢競爭地位。建立專利池的另一個優(yōu)勢就是可以在現(xiàn)有公開和有效專利的基礎(chǔ)上進行全面分析，規(guī)避專利侵權(quán)，避免重復(fù)投入，提高研發(fā)效率。

(二)在以核心技術(shù)為研究對象的同時，有計劃全面布局專利

石墨烯作為新興的材料產(chǎn)業(yè)，有很多空白領(lǐng)域值得研究，目前主要分為石墨烯的制備和應(yīng)用兩大領(lǐng)域的技術(shù)。重慶市在制備方法上已經(jīng)有了很大的突破，使石墨烯生產(chǎn)成本降至原來的 1/3，每平方米成本約350元，實驗室生產(chǎn)的原材料成本已降低到100元/平米左右(市場價格120～200元/平米)，為產(chǎn)業(yè)鏈下游產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)造了良好條件。

應(yīng)當(dāng)有計劃地全面布局其他領(lǐng)域?qū)＠瑑湎嚓P(guān)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)＠?，為迎接未來石墨烯產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展，鋪上專利之路。同時，鼓勵石墨烯專利技術(shù)積極申請國際專利，以提早布局國際保護，搶占國際市場。

(三)拓寬融資渠道，推動專利創(chuàng)造

新型技術(shù)的研發(fā)往往面臨的一大難題是投入多、風(fēng)險高、回報慢。使得很多資金不愿投入到石墨烯專利研發(fā)領(lǐng)域，長此以往便會導(dǎo)致石墨烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展緩慢。實現(xiàn)資本融資，首先企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強合作，實現(xiàn)技術(shù)與資本的融合。其次政府可以設(shè)立專項基金，以求引導(dǎo)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展；政府做擔(dān)保，推動銀行實現(xiàn)專利質(zhì)押融資；制定引進外資的優(yōu)惠政策?？傊?，整合協(xié)調(diào)多種資金進入到這一新生技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域，才能不斷推動石墨烯專利技術(shù)的發(fā)展與提升。

(四)加快現(xiàn)有專利技術(shù)向工業(yè)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化

重慶市的石墨烯相關(guān)專利已經(jīng)有了一定量的儲備，但是真正應(yīng)用在工業(yè)產(chǎn)品的技術(shù)專利還很少。因此，企業(yè)應(yīng)當(dāng)加大研發(fā)力度，將實驗室產(chǎn)品大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，產(chǎn)品投入市場，以期實現(xiàn)專利價值；只有產(chǎn)品盈利以后，企業(yè)才有資金進行后期的進一步開發(fā)，這樣的技術(shù)資本的不斷循環(huán)，企業(yè)發(fā)展才有活力。

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(責(zé)任編輯周江川)

作者簡介：李健(1968—)，女，副教授，研究方向：法學(xué)、知識產(chǎn)權(quán)管理；都保旺(1992—)，男，研究方向：知識產(chǎn)權(quán)。

doi：【區(qū)域經(jīng)濟與產(chǎn)業(yè)發(fā)展】10.13769/j.cnki.cn50-1011/d.2016.04.003

中圖分類號：F426.7；G306

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1007-7111(2016)04-0019-06

Patent Situation and Suggestions of Chongqing Graphene Industry

LI Jian,DU Bao-wang

(Intellectual Property College,Chongqing University of Technology,Chongqing 400054,China)

Abstract:In recent years,graphene becomes a star in the field of materials.Since it has been produced,it got a widely attention and became the “universal material” because of its unique electrical properties,mechanical properties,thermal properties,optical properties.It is a main direction in the development of new materials in the future,and hopes to speed up the arrival of the artificial intelligence.On March 2,2015,the world’s first thirty thousand graphene mobile phones released in Chongqing,which opened the application in a new era of industrialization of graphene and also provided the first demonstration case for the components of raw materials and intelligent terminal.Using the professional patent retrieval platform,we added up and analyzed the existing graphene related patents in Chongqing in order to find the problems existing in the graphene industry and put forward reference suggestions.

Key words:graphene; new material; omnipotent material; Chongqing; patent