全球新材料革命，石墨烯成高科技战略材料

1、全球石墨烯行业的发展概况及特点

石墨烯材料具有优异的电学、热学、光学以及强度等性能，在电子、能源、环境、生物等多个领域具有极大的应用潜力，成为主导未来高科技竞争和发展的重要战略材料。目前，已有包括美国、欧盟、日本等发达国家和地区在内的30多个国家和地区将石墨烯的研发和应用技术作为重要发展领域，纷纷对石墨烯产业进行布局，力争占据全球石墨烯科技领域的制高点，形成具有国际竞争优势的科技、产业和经济格局。目前，欧洲、美国、英国、中国、日本和韩国等国家的石墨烯产业化开发处于相对前列。

2、全球石墨烯行业专利数量分析

作为目前世界上最薄的材料，石墨烯具有优异的力学、热学和电学等性能。世界上已经形成对石墨烯的研究热潮，因为石墨烯“极有可能作为未来的前沿材料引发颠覆性的新技术及新产业革命”。

石墨烯研发是2010年后进入快速发展期的。全球发表的7万余篇石墨烯论文、2万余项石墨烯专利，发现全球50％以上的论文及专利主要集中发表和申请于2014年—2017年。近几年来，石墨烯论文发表及专利申请仍保持上升态势，其基础研究与技术应用仍在快速发展之中。

根据高瞻智库的统计显示，石墨烯论文产出的前5位国家为中国（不含港澳台地区）、美国、韩国、日本和印度，其论文总量占全球总量的64.3％；专利申请量前5位的国家为中、韩、美、日和德，5国专利总量占全球总量的90％以上。中、美、韩、日等国家角逐石墨烯前沿应用技术，美、日发表相关论文及申请专利较早，中国论文和专利产出量已领跑全球。

从这5国专利申请流向看，石墨烯专利流向美、中居多。中国专利申请量虽高，但中国在韩、日、美、德4国的专利布局占比仅有2.3％；而韩、美、日、德各自在其他4国的专利布局占比分别为27.8％、24.8％、32.3％、45.3％。相对而言，中国专利在其他国家的布局较为薄弱。

石墨烯的研究论文和专利主要分布在电现象、电化学、放射及热能技术、光学、电子、质谱和其他相关属性、表面化学和胶体、硅酸盐等领域。近年来，石墨烯的研发在电化学、放射及热能技术领域，光学、电子、质谱和其他相关属性领域，生物化学方法，塑料生产与加工，电化学等领域的研究比重逐年增大。统计显示，中国机构发表的论文侧重于传感器、电子和光电、电池等应用领域；美国机构发表的论文侧重于光电性能、电子结构、薄膜晶体管、半导体器件等应用领域；韩国机构发表的论文侧重于电容器等方面的研究；日本机构发表的论文侧重于电学性能等方面的研究。

3、全球石墨烯行业市场结构

目前，全球各国都瞄准了石墨烯商机，加大研发支持力度。石墨烯由于纳米尺度的特征，阻碍其大规模商业应用的最大难度在于大尺寸生产和批量化生产。如何低成本和高效率地制备大面积、高质量石墨烯，并快速高效转移至下游需求领域，是石墨烯商业规模化应用的主要方向。石墨烯目前还处在研发和产业化攻坚阶段，各国对于此新型材料还处于一个专利布局期，还未出现产业化动向，整个产业链尚未形成，在技术、工艺和产业链对接方面需要投入大量资源，而产业化的关键和难点正是相关材料的制备、转移技术和上下游产业链整合。目前制备石墨烯的技术工艺尚未成熟，未能达到一致性的品质；石墨烯的成品面积都非常小，不能适应工业化应用。但是，石墨烯较高的市场价格和广阔的市场应用前景使得各国研究机构从未停止过对其相关制备技术和应用技术的研究。美国、英国、中国、日本和韩国等国家的石墨烯产业化开发处于相对前列。

4、全球石墨烯市场区域分布

根据高瞻产业研究信息网提供的信息，从石墨烯综合发展实力来看，排名前3位的国家分别是美国、日本和中国；从竞争潜力层面看，中国和德国位居前两位，具有强大的竞争潜力；从竞争行为层面看，美国和中国属于第一梯队，表现出很强的石墨烯产业竞争力；从竞争绩效层面看，韩国、美国和日本属于第一梯队，而英国、新加坡、德国和中国属于第二梯队。

我国目前对石墨烯产业的支持主要集中于研发方面，产业竞争绩效距离美国、日本和韩国等国家仍有一定差距。

5、国际知名企业石墨烯产业发展分析

1）海外三星

通过国家知识产权局S系统中的DWPI数据，用samsung、graphene以及其他相关关键词，对2007—2017年11年间三星集团石墨烯领域的专利申请进行检索，检索数据截止到2017年12月三星集团在石墨烯领域共计申请591项，2007年和2008年，三星申请量较小，分别为18项和10项，并且均来自于三星电子。从2009年开始，申请量进入快速增长期，2011年达到120项，随后略有下降。由于部分申请尚未公开，2014-2017的申请量较少。但可以预见，在未来几年中，三星的申请量仍将保持稳步发展的态势。

2）IBM

IBM公司重点研发在高速晶体管上的应用，IBM2012年9月宣布制作出采用碳材料——单层石墨烯作为透明电极的OLED元件，并获得了与采用ITO时几乎相同的发光特性。

2015年美国IBM公司的科学家研制出了首款由石墨烯圆片制成的集成电路，向开发石墨烯计算机芯片前进了一步。这项突破可能预示着，未来可用石墨烯圆片来替代硅晶片，相关研究发表在最新一期《科学》杂志上。石墨烯场效应晶体管替代硅可能还需要一段时间，IBM公司的科学家下一步将继续改进这种集成电路的性能，其中包括使用对石墨烯导电性不会造成损害的各种不同金属。

3）诺基亚

诺基亚力挺石墨烯作为未来超级材料，重点研发石墨烯在光传感器方面的应用，2013年6月11日诺基亚获得了关于采用石墨烯层打造摄像头传感器作用于照片传感的专利。