2010年，英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因为成功分离出了石墨烯而获得了诺贝尔物理学奖。此后，世界各地的企业和研究机构对石墨烯的兴趣呈爆炸性增长。相关数据显示，截至今年5月，全球在石墨烯领域提交的专利申请数量已达到9218件，并且还以每年19%的速度增长。值得一提的是，中国企业和研究机构在石墨烯领域的专利申请数量最多、增幅最快。

    虽然我国在石墨烯领域的专利申请数量增速明显，但专利技术实现产业化的实例仍然较少。对此，业内人士表示，在石墨烯领域，多数专利申请人集中在高校和研究机构等科研单位，应该加强产学研结合，从而加快专利技术的转化和生产。专家同时建议，在加大对中小型企业技术转化扶持力度的同时，在科研成果评比中应加大工业应用所占比重，从而加大专利技术的产业化力度。

“诺奖”催生研究热潮    产品应用前景广阔

    石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在。直至2004年，英国物理学家成功地从石墨中分离出石墨烯。石墨烯一经问世，立刻引起全世界的研究热潮。究其原因，江苏省石墨烯产业技术创新联盟副理事长蒋旭在接受中国知识产权报记者采访时认为，石墨烯之所以引发全世界的关注，一是英国物理学家因成功分离出石墨烯获得诺贝尔奖带来的“诺奖”效应；二是现有的能源和材料已经面临枯竭，如何发掘新能源和新材料是人类亟需解决的问题，而石墨烯单层晶体的研制成功，使其有望代替碳或硅，成为推动科技进步的新材料。

    石墨烯是只有一个碳原子厚度的二维材料，它是已知材料中最薄、最坚硬的纳米材料。石墨烯的硬度是钢铁的200倍，如果用石墨烯制成相当于普通塑料袋厚度的薄膜，它可以承受大约2吨重的物品。虽然石墨烯的硬度很高，但其厚度只有纸张的200万分之一,并且可以随意弯曲。此外，石墨烯具有极强的导电和导热能力。在室温状态下，石墨烯传递电子的速度比已知导体都快。

    “由于具有硬度高、柔韧性强的特点，目前石墨烯主要应用在2个领域，石墨烯电池和石墨烯透明导电薄膜。” 蒋旭告诉记者，近几年，国家提出推广电动汽车的发展规划，但由于电动汽车电池的续航能力差、充电时间较长，电池容量远不能满足人们的日常要求，而以石墨烯为材料制作的超级电容器可以实现短时间内充电，甚至是一分钟充电，这使得电动汽车的大面积普及成为可能。此外，石墨烯可以制作透明导电薄膜，未来有望出现像纸一样轻薄，并可以任意弯曲的电子屏幕。

    记者在采访中了解到，从长远看，石墨烯还可以运用于医学、运输等领域。比如，采用石墨烯替代现在化妆品中的重金属；利用石墨烯制造的无毒害透明胶布，贴在伤口后可以起到隔绝细菌的功能。

专利申请热度持续    积极开展专利布局

    随着石墨烯研究热潮的不断升温，全球多家企业和研究机构在石墨烯领域也开始积极进行专利布局。国家知识产权局专利局化学发明审查部审查员田丁丁在接受本报记者采访时介绍，2004年到2012年，全球多个国家和地区在石墨烯领域的专利申请量都呈现增长趋势，其中我国提交的专利申请数量增幅最大，尤其在2008年到2012年间，专利申请数量几乎是以每年翻倍的速度增加。

   “经过检索发现，2008年之前，国内申请人在石墨烯领域提交的专利申请数量每年不足50件，但从2010年开始出现暴增，2010年、2011年、2012年的专利申请数量分别为500多件、900多件、1300多件。” 田丁丁向本报记者介绍，石墨烯专利申请数量的持续增长表明我国对石墨烯的研究热度仍在持续上升，研究人员队伍正在迅速壮大。

    记者在采访中了解到，由于石墨烯具有高硬度、高透明度的特性，其在物理领域也得到了广泛应用。截至目前，有关石墨烯的专利申请不仅包括石墨烯的制备方法，还涵盖了人类日常生活的方方面面。

    “国内企业和研究机构在石墨烯领域的专利申请主要集中在3个方面，分别是石墨烯的制备方法、由石墨烯制作的电子元件，比如电池、晶体管等，以及半导体材料、复合材料、锂电极、化学催化剂等。”田丁丁在接受本报记者采访时介绍。

    对于国内石墨烯领域的专利申请现状，蒋旭表示，我国的专利申请主要集中在科研领域，比如碳纳米管领域的复合材料、应用技术等。据悉，蒋旭的另外一个身份是南京先丰纳米材料科技有限公司（下称先丰纳米）的总经理，他向记者介绍，在石墨烯领域，先丰纳米研发了众多产品，并针对主要创新点及关键技术提交了相关专利申请，如大面积石墨烯的异地应用技术、石墨烯透明导电薄膜等。此外，先丰纳米还提交了多件实用新型专利申请，并和合作伙伴共同提交了1件发明专利申请。

    “专利布局的不断完善不仅帮助先丰纳米的石墨烯产品在国内市场的占有率不断提高，还远销美国、英国、新加坡、澳大利亚、瑞典以及日韩等国家。”蒋旭表示。

建言出台鼓励措施    加速产业转化效率

    虽然国内企业和研究机构在石墨烯领域的专利申请数量不断增长，但鲜有专利技术转化为科技成果的实例。“在国内，石墨烯领域的专利技术大部分还停留在科研阶段。”蒋旭建议，为推动专利技术向科技成果的转化进度，国家相关部门应出台相关鼓励政策，在科研成果的评比中加大工业应用所占比重，使其直接与科研成果挂钩；此外，应加大对中小型企业技术转化的扶持力度和评价体系的构建。

    从事化学领域专利审查的田丁丁一直关注石墨烯技术转化为科技成果的进程。她介绍，在国内，从事石墨烯研究的主要是高校和研究机构，它们具备雄厚的研究力量，是石墨烯技术的主要专利申请人。而国内企业在科研方面的投入力度远逊于国外企业，在石墨烯领域提交专利申请的公司更是少之又少。对此，田丁丁建议，国内企业和高校应该加强产学研平台建设，全面整合研究资源和研究项目，加强双方的科技成果攻关和转化，进而从整体上提升和扩展我国在石墨烯领域的研发能力和生产能力。

    除了产业化程度有待提高外，石墨烯产业面临的另一大问题就是：虽然国内的专利申请数量增幅很快，但国内企业通过《专利合作条约》（PCT）途径提交的国际专利申请数量却很少，这将使国内企业在海外市场面临巨大的知识产权风险。蒋旭表示，如果没有专利支撑，国内企业研发、生产的石墨烯相关产品很难进入国外市场，即便进入国外市场，也有可能遭遇潜在的专利风险。对此，田丁丁建议，国内企业应该加大PCT国际专利申请的深度、力度和广度。与此同时，企业应尽快培养综合性、国际性的专利人才，加强企业的知识产权布局。

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石墨烯的应用前景

    如果说20世纪是硅的世纪，石墨烯则开创了21世纪的新材料纪元，将给世界带来实质性变化。因为石墨烯特殊的结构形态，使其成为目前世界上最硬、最薄的材料，并具有很强的柔韧性、导电性和导热性。这些极其特殊的特性使石墨烯拥有无比巨大的发展空间，未来可以应用于电子、航天、光学、储能、生物医药、日常生活等多个领域。

    石墨烯的应用前景非常广泛，主要包括以下几个方面：在纳电子器件方面，把石墨烯加入电池电极材料中可以大大提高充电效率，提高电池容量；石墨烯有望代替硅生产超级计算机，石墨烯是目前已知材料中导电性能最出色的材料，为此，研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品，用来生产未来的超级计算机；在光子传感器方面，有研究者已经研制出了石墨烯光电探测器，接下来的研究方向便是基于石墨烯的太阳能电池和液晶显示屏，正因为石墨烯是透明的，用它制造的电板比其他材料具有更优良的透光性；在基因电子测序方面，由于石墨烯的厚度小于DNA链中相邻碱基之间的距离以及DNA四种碱基之间存在电子指纹，因此，石墨烯有望实现直接、快速、低成本的基因电子测序技术。（记者  冯 飞） 

新闻来源：中国知识产权报/中国知识产权资讯网