新闻资讯
  • 品源动态
  • 成功案例
  • 业界资讯
  • 品源观点
  • 品源期刊
当前位置:首页 > 新闻资讯 > 品源观点

石墨烯专利调查报告

石墨烯—新材料之王
  石墨烯(Graphene),又叫单原子层石墨,是一种只有一个原子层厚度的准二维材料。石墨烯自2004年在英国成功地从石墨中分离出以来,由于其特殊的纳米结构以及优异的物理化学性能引起了科学界和产业界的高度关注。石墨烯是最薄、最轻、最强、最坚硬的材料,是极好的导热、导电材料,石墨烯从导电材料到电磁再到纤维,跨越26个领域,被称为“黑金”、“新材料之王”,科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。
MetInfo enterprise content manager system | MetInfo CMS
图片来源:曼彻斯特大学
  为了了解目前全球范围内关于石墨烯的专利布局概况,我们在全球专利数据库中进行检索,截止2017年4月22日,全球范围内共有与石墨烯技术主题相关的专利/专利申请共有33983件,合并同族后有26915组,中国20011件,韩国3816件,美国3552件,日本1553件,其他国家5051件。
 
一、石墨烯技术处于快速成长期
  石墨烯相关专利最早开始于1997年,由美国motorala公司申请的发明专利(US19970984315),1997-2007年的十一年间,专利申请量维持在较低水平,直到2008年之后,专利申请量才出现实质性的增长,尤其是在安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫因对石墨烯的研究共同获得2010年诺贝尔物理学奖以后,全球石墨烯专利申请数量开始急剧增长,一直到2016年,专利申请量一直处于增长状态,表明石墨烯技术仍处于快速成长期。具体如图1所示。
  因为大部分国家和地区的专利组织均在发明专利自申请日起18个月才予以公开,除非申请人要求提前公开,因此近两年提出申请的发明专利可能有大部分尚未公开,而专利检索是基于已经公开的专利文献,无法检索到尚未公开的专利,同时专利公开到数据库收录,也会有一段时间的延迟,所以图中近两年专利申请量并非实际申请量,在此仅供参考,下同。
MetInfo enterprise content manager system | MetInfo CMS

  中国石墨烯相关专利申请相对起步较晚,2001年才开始有第一件专利申请,早期的专利申请人均来自日本和美国,直到2007年,国内申请人才开始专利申请(专利号:CN200710052949.6,一种二维单层石墨烯的制备方法,申请人:湖北大学,该专利已许可,专利权于2011年未缴年费终止),2010年诺贝尔物理学奖授予石墨烯科学家后,申请量快速增长,这与全球专利申请趋势类似。韩国、美国、日本开始专利申请均早于中国,但随着中国政府、科研机构以及相关企业对石墨烯相关技术的重视,“十二五”期间,中国石墨烯相关专利申请出现爆发性的增长,从2011年起,中国每年的申请量远高于韩国、美国、日本等国家,一直持续至今,表明石墨烯技术在中国正处于研发热潮。具体见图1、图2。

MetInfo enterprise content manager system | MetInfo CMS

二、石墨烯专利中国申请量领先
  石墨烯相关专利布局(基于同族国家)如图3所示,可以看出申请量最多的国家依次为:中国、韩国、美国、日本等,中国的申请量遥遥领先,占74%,中国专利有96.2%来自中国本土,1.2%的专利来自美国,来自韩国和日本的各占0.8%,1%的专利来自其他国家,可见国外石墨烯技术在中国并无明显竞争优势。申请量排名第二的为韩国,占14%,韩国专利有77.4%来自韩国本土,中国仅有1件专利在韩国进行布局,可见中国申请人不重视韩国市场,这可能由于中国专利布局意识弱。美国排名第三,占13%,美国专利仅有46.7%来自美国本土,来自韩国的占17%,来自中国的占6.1%,可见国外申请人相对比较重视美国市场,尤其是韩国,中国也不例外,中韩除了在本土布局外,就在美国的布局最多。日本排名第四,占5%,日本专利中来自日本本土的占48.8%,其余来自国外申请人,可见申请人同样比较看重日本市场。由以上分析可知,中国虽然专利申请量领先于韩国、美国和日本,但是其在国外的专利布局意识稍落后于韩美日等国家。具体见图4。
MetInfo enterprise content manager system | MetInfo CMS
 
MetInfo enterprise content manager system | MetInfo CMS
三、石墨烯全球2/3专利来自中国
  中国、韩国、美国及日本也是石墨烯专利技术的主要来源国,如图5所示,69%的专利来自中国,12%来自韩国,7%来自美国,3%来自日本,还有9%来自其他国家(基于申请人国别),进一步分析,中国申请人有241件PCT专利申请,表明中国石墨烯专利申请人正逐步注重国际市场,中国在全球石墨烯技术发展过程中的逐步占主动地位。
MetInfo enterprise content manager system | MetInfo CMS
  为贯彻落实《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》,国家发改委公布《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》2016版,将石墨烯新材料纳入其中,中国石墨烯产业逐渐具备了发展的市场环境和政策条件。据不完全统计,截止到2016年8月底,从事石墨烯研发、生产、应用等相关企业数量超过400家,约占全球石墨烯企业数量的四分之三,主要集中在长三角、珠三角及京津冀地区,石墨烯专利申请人省市分布如图6所示,其申请人的分布基本与石墨烯企业分布相吻合,此外,黑龙江地区的专利申请量也不容小觑,进一步分析,黑龙江的专利申请主要来自哈工大、黑大、哈理工及哈工程等科研院校。
MetInfo enterprise content manager system | MetInfo CMS
四、石墨烯制备技术研究热点高
  国际专利分类号(IPC)包含了专利的技术信息,通过对石墨烯相关专利进行基于IPC的统计分析,可以了解石墨烯专利主要涉及的技术领域和技术热点。
  分别对全球和中国石墨烯专利申请量排名前10位的专利技术领域(基于IPC大组)及其申请情况进行统计分析,可以看出,全球石墨烯专利技术主要集中在(1)石墨烯材料的制备(包括复合材料、结构材料、薄膜等),分类号包括C01B31、C08K3、C08K9、C08K13、B82Y30及B82Y40等;(2)石墨烯用于电池电极,分类号为H01M4和H01M10;(3)石墨烯用于半导体器件、电容器等,分类号为H01L21和H01G11;中国的石墨烯技术布局与全球类似,石墨烯技术研发布局除集中在材料的制备、电极的应用、半导体、电容器的应用外,在污水处理的应用研究相对也比较多。具体见图6。

MetInfo enterprise content manager system | MetInfo CMS

五、石墨烯专利申请人大都为科研院校

  分析石墨烯专利申请全球前20名的申请人,有16家来自中国,3家来自韩国(三星、이윤택及韩国科学技术院),美国仅占1家(IBM公司),进一步分析申请人性质,16家为科研院所,其中中国科学院的申请总量遥遥领先,达到1298项,是排名第二位韩国이윤택(685项)的近两倍,其中韩国申请人이윤택2013年才开始第一件专利申请,主要集中在2015年申请,仅2015年一年申请超过600项,目前仅在韩国专利布局。中国申请量排名第一位的企业是海洋王照明科技(以下统称“海洋王”)也是前20名中唯一的中国企业,目前公开405项专利,其专利申请集中在2013年之前,2014年后就没有石墨烯专利的布局,据了解,海洋王并没有石墨烯相关产品。一般来说企业技术研发更贴近市场,科技院校的技术研发大都偏重于前沿探索,与市场需求相对较远。中国科学院院士、中关村石墨烯产业联盟理事长刘忠范强调,石墨烯的应用研究刚刚走出实验室,仍处于产业化的前夜,至多属于起步阶段,这与石墨烯专利技术主要集中在科研院校相吻合,石墨烯虽然处于研发高速成长期,但是其产业还处于市场培育期,尚未达到市场的快速增长期。具体排名见图8、图9。
MetInfo enterprise content manager system | MetInfo CMS
MetInfo enterprise content manager system | MetInfo CMS
六、韩国이윤택发明量最多
  分析石墨烯专利的发明人,排名前十位的中国占8位,韩国1位,美国2位。排名第一位的为이윤택,有685项发明。排名第二位的为周明杰,是海洋王的董事长,参与406项发明,排名第三位的是王要兵,其参与396项发明,王要兵是海洋王的前员工,也是海洋王石墨烯专利的主要发明人,但他于2013年后加入中国科学院福建物质结构研究所。排名第四位的为中国科学院重庆绿色智能技术研究院的史浩飞,是中科院重庆绿色智能技术研究院微纳制造与系统集成研究中心副主任,其参与172项专利发明。排名第五、六位的钟玲珑和袁新生同样都是海洋王的前员工可以查到他们都是2013年以前的专利申请人为海洋王,2013年后钟玲珑作为发明人的专利申请人为肖丽芳和其本人,钟玲珑可能离开海洋王后开始与肖丽芳合作,袁新生离开海洋王后就没有参与发明专利的申请。排名第七位的为成都新柯力化工科技有限公司的法人陈庆,其参与113项专利发明。排名第八、九位的美国发明人BORZ.JANG和ARUNAZHAMU,这两位申请人自2005年后合作发明专利目前公开的有110项。排名第十位的为中科院重庆绿色智能技术研究院智能制造技术研究所所长杜春雷,参与100项专利发明。并列第十位的为钟辉,其也是海洋王的前员工,有98项参与的发明专利申请人为海洋王,2015年的2项申请人为深圳市国创新能源研究院,离职海洋王后进入深圳市国创新能源研究院。排名前十位的十一名发明人中,有四个是海洋王的前员工,还有一位为海洋王的董事长。具体排名见图10。

MetInfo enterprise content manager system | MetInfo CMS

七、总结
  根据前文分析可以看出,石墨烯技术目前处于快速增长期,研发热度不减,中国是石墨烯的资源大国,也是石墨烯研究和应用开发最活跃的国家,石墨烯全球2/3的专利来自中国,中国高校为石墨烯专利的主要申请人。目前石墨烯技术研究主要有石墨烯的制备(包括复合材料、结构材料、薄膜等)、石墨烯用于电池电极、石墨烯用于半导体器件、电容器等、生物医药和水处理等领域,中国与全球情况大致相同,除集中在材料的制备、电极的应用、半导体、电容器的应用外,在污水处理的应用研究相对也比较多。石墨烯虽然处于研发高速成长期,但是其产业还处于市场培育期,尚未达到市场的快速增长期,中国石墨烯技术的产业化还有很漫长的路要走。
  本分析报告结论仅是一种参考性的,不应当被理解为具有某种法律效力,或者是作为一种证据来证明某项法律适用的结果,或者是我们对有关部门将会得出与我们的分析结果完全相同的结论的一种保证。