中國粉體網(wǎng)訊 石墨烯及衍生物由于獨特的單原子結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)良的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能、高機(jī)械強(qiáng)度和良好的化學(xué)穩(wěn)定性，非常適合作為導(dǎo)熱、散熱材料應(yīng)用于新一代顯示器件、大健康、環(huán)保、高端制造等國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。而且石墨烯被認(rèn)為是電池電極材料和催化劑載體材料的理想選擇，特別適用于燃料電池領(lǐng)域的應(yīng)用。
石墨烯散熱技術(shù)領(lǐng)域
從石墨烯散熱領(lǐng)域的發(fā)展態(tài)勢來看，目前中國的專利申請還處于上升階段，專利數(shù)量占全球的65.85%。美國、韓國、日本、歐洲的專利申請已經(jīng)過了高峰期，處于逐漸回落的階段。
如圖1-1所示，目前石墨烯散熱技術(shù)的熱點應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在：（1）電池領(lǐng)域；（2）LED領(lǐng)域；（3）IT產(chǎn)品領(lǐng)域；（4）半導(dǎo)體領(lǐng)域；（5）電子元器件領(lǐng)域；（6）顯示裝置領(lǐng)域。
圖1-1 全球石墨烯散熱技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域構(gòu)成
通過對專利申請人的分析，如圖1-2所示：在電池散熱領(lǐng)域，韓國LG集團(tuán)、三星集團(tuán)、韓華石油化學(xué)株式會社，美國英特爾集團(tuán)，法國阿科瑪集團(tuán)布局專利最多，中國在該方面處于劣勢；在IT產(chǎn)品散熱領(lǐng)域，中國華為集團(tuán)、OPPO、京東方，美國谷歌，韓國三星集團(tuán)的布局專利較多；在半導(dǎo)體散熱領(lǐng)域，韓國三星集團(tuán)，美國德州儀器公司，中國華為集團(tuán)、杰群電子科技有限公司、東旭光電科技股份有限公司布局專利最多，韓國三星集團(tuán)在該領(lǐng)域有絕對的優(yōu)勢；在LED散熱領(lǐng)域，中國東莞聞宇實業(yè)有限公司、湖州明塑廣電科技有限公司、東旭光電科技有限公司具有領(lǐng)先優(yōu)勢。從總體的技術(shù)影響力來看，三星集團(tuán)、華為集團(tuán)、環(huán)球石墨烯集團(tuán)在該領(lǐng)域的專利具有較大的價值和影響力。
圖1-2 石墨烯散熱技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域重要專利申請人專利布局情況
雖然中國申請石墨烯散熱領(lǐng)域的專利數(shù)量占有絕對優(yōu)勢，但是專利質(zhì)量整體不高，核心專利比較少，且海外專利技術(shù)布局相對較少。該領(lǐng)域的核心技術(shù)仍主要掌握在美國手中，美國的核心專利占比超過半數(shù)，其次是韓國、日本、中國、法國。近年來，美國、韓國和日本均開始加強(qiáng)在中國的專利布局，技術(shù)流出比例分別達(dá)到13.91%、5.25%、5.90%。
石墨烯燃料電池領(lǐng)域
中國是擁有石墨烯燃料電池相關(guān)專利技術(shù)最多的國家，占全球份額的41.73%，目前仍處于快速發(fā)展階段。韓國、日本和歐洲在該領(lǐng)域的發(fā)展均已進(jìn)入技術(shù)成熟階段，美國更是處于成熟期向衰退期過渡階段。全球石墨烯燃料電池領(lǐng)域相關(guān)專利技術(shù)的生命周期如圖2-1所示。
圖2-1 全球石墨烯燃料電池專利生命周期圖
石墨烯燃料電池領(lǐng)域技術(shù)熱點主要集中在以下幾個方面，如圖2-2所示：
1. 原材料：主要是氧化石墨烯、雜化石墨烯、多孔石墨烯和石墨烯粉體。此外，日本在石墨烯漿料的相關(guān)專利技術(shù)也較多。
2. 制備技術(shù)：主要是石墨烯摻雜改性、涂覆、沉積、真空、熱解、化學(xué)氧化還原和水熱合成。有別于其他國家/地區(qū)使用較多的石墨烯摻雜改性、沉積和涂覆技術(shù)，中國使用最多的是真空技術(shù)，其次是水熱合成和石墨烯摻雜改性。
3. 燃料電池結(jié)構(gòu)：主要用于燃料電池電極的催化劑層，用于電極導(dǎo)電劑、電極支撐結(jié)構(gòu)、氣體擴(kuò)散層、集流體、電解質(zhì)膜、雙極板等結(jié)構(gòu)的相關(guān)專利技術(shù)較為均衡。
4. 燃料電池類型：主要是質(zhì)子交換膜燃料電池、金屬-空氣燃料電池、甲醇燃料電池、乙醇燃料電池、氫燃料電池和固體氧化物燃料電池。
5. 燃料電池功效改進(jìn)：主要集中在提升導(dǎo)電、穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度、催化等性能。此外，中國和美國還關(guān)注功率密度的提高，日本更側(cè)重于研發(fā)燃料電池的耐熱技術(shù)，歐洲則是重點提升燃料電池的質(zhì)子傳導(dǎo)能力。
圖2-2 全球石墨烯燃料電池領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)類型
通過對石墨烯燃料電池領(lǐng)域?qū)＠暾埲说姆治霭l(fā)現(xiàn)：在美國、韓國、日本和歐洲，企業(yè)的研發(fā)水平和成果數(shù)量處于領(lǐng)先地位，美國和韓國的高校、歐洲的科研院所也擁有較多專利，且重要申請人均進(jìn)行了大量的海外布局，其中比較有代表性的包括：美國的麻省理工學(xué)院、萊斯大學(xué)和納米技術(shù)儀器公司，韓國的現(xiàn)代汽車公司、LG化學(xué)公司和三星電子公司，日本的松下電器產(chǎn)業(yè)公司、半導(dǎo)體能源研究所和豐田汽車公司，歐洲的原子能和替代能源委員會、法國國家科學(xué)研究中心和巴斯夫歐洲公司。與上述國家/地區(qū)相比，中國則是高校的研發(fā)水平和成果數(shù)量占據(jù)絕對優(yōu)勢，重要申請人有中國科學(xué)院大連化學(xué)物理所（如圖2-3所示）、清華大學(xué)、成都新柯力化工科技有限公司等30位，但是基本沒有進(jìn)行海外布局，且專利申請質(zhì)量整體偏低，造成了技術(shù)價值的損失。
圖2-3 中科院大連化學(xué)物理所石墨烯燃料電池領(lǐng)域相關(guān)專利分布
發(fā)展建議
中國在石墨烯散熱和燃料電池領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展速度很快，但是存在專利數(shù)量多、高價值專利不足、專利布局缺乏等問題。
在今后的發(fā)展中，需要從關(guān)注專利數(shù)量轉(zhuǎn)變到切實重視專利質(zhì)量的軌道上來，明確研發(fā)投入的質(zhì)量導(dǎo)向，減少和弱化單純強(qiáng)調(diào)專利申請數(shù)量的激勵政策和措施，形成引導(dǎo)提升專利質(zhì)量的有效方案。
應(yīng)該積極組建產(chǎn)學(xué)研之間的專利聯(lián)盟，整合上下游資源，建立石墨烯散熱領(lǐng)域和燃料電池領(lǐng)域全產(chǎn)業(yè)鏈的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系，避免國內(nèi)企業(yè)之間專利糾紛，抵御國外專利技術(shù)威脅。
同時要加強(qiáng)專利挖掘以及縱向和橫向布局，加強(qiáng)技術(shù)領(lǐng)域的國際知識產(chǎn)權(quán)研究，提升專利價值和國際競爭力，為石墨烯散熱領(lǐng)域和燃料電池領(lǐng)域的長遠(yuǎn)發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/黑金）
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