重庆市石墨烯产业专利现状分析及产业发展建议

李　健，都保旺

(重庆理工大学 知识产权学院，重庆　400054)



重庆市石墨烯产业专利现状分析及产业发展建议

李健，都保旺

(重庆理工大学 知识产权学院，重庆400054)

摘要：石墨烯是近年来材料领域的新宠，自被制造出以来，因其独特的电学性能、力学性能、热性能、光学性能，得到广泛关注，被誉为“万能材料”，是未来新材料发展的主攻方向，并且有希望加快人工智能时代的到来。随着2015年3月2日，全球首批3万部量产石墨烯手机在重庆发布，开启了石墨烯产业化应用的新时代,也为石墨烯行业从原材料、组件到智能终端全产业链的有机结合提供了首个示范案例。通过专业专利检索平台对重庆市现有石墨烯相关专利进行统计，并分析重庆市石墨烯产业存在的问题，提出相应的建议。

关键词：石墨烯；新材料；万能材料；重庆市；专利

本文引用格式：李健，都保旺.重庆市石墨烯产业专利现状分析及产业发展建议[J].重庆与世界，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、石墨烯材料的应用及发展简介

(一)石墨烯材料简介

石墨烯是一种由碳原子以SP2杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯之所以广受追捧，被誉为“万能材料”与其优秀而独特的性能是密不可分的，它不仅拥有一些传统材料具备的性质，而且表现更加优异，还拥有其独特的性能：是世界上最薄、比表面积最大、强度最高、热导率最高、可弯折、导电性强的纳米材料。

石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直到2004年英国曼彻斯特大学的安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在试验室中首次通过微机械剥离的方法成功得到石墨烯，并因此获得了2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯可以广泛应用于锂离子电池、超级电容器、航天军工、太阳能电池、触控显示、透明电极等领域。目前全球有中国、美国、韩国、欧盟、日本等80多个国家和地区投身石墨烯的研发并进行相关专利申请和布局，中国在石墨烯领域增长迅速，目前专利申请量和有效量已经成为世界第一。

(二)石墨烯材料的应用及发展

石墨烯从2004年在实验室被制备出来，已经经历了近10年的发展，目前无论是石墨烯制备技术、大规模产业化生产，还是石墨烯产业化应用都处于发展阶段，各项技术并没有成熟。就现在来看，目前石墨烯主要的应用研究领域有显示器、电子元件、锂电池、石墨烯合金铝等方面。2015年3月2日，全球首批3万部量产石墨烯手机在重庆发布，采用最新研制的石墨烯触摸屏，电池和导热膜等新材料，在屏幕显示，电池续航能力以及防止手机发烫等方面有一定优势。就重庆而言，石墨烯产业未来将瞄准人体健康监测、可穿戴式智能设备、智能传感设备、人机交互设备的市场需求，研发多功能石墨烯柔性传感器，最终实现石墨烯柔性智能微系统。

近10年来，有关石墨烯的研究蔚然成风，石墨烯也因其在能源、生物技术、航天航空等领域具有极其广泛的应用前景而被认为是“具有革命性意义的材料”“二十一世纪的材料之王”。有专家预计，未来5至10年，全球石墨烯产业规模将超过1 000亿美元。

(三)本文数据来源及应用价值

数据来源于专业的专利检索分析平台SOOPAT和CNIPR，通过数据统计、分析和对比，总结发现概括出目前重庆市有关石墨烯专利申请、专利授权、专利技术领域分布等方面的特点以及存在的问题，并结合重庆实际发展提出切实可行的建议，以期为重庆市相关产业产业的发展提供可供参考的建议。同时，从法学、统计学视角解读其专利现状，强调将专利当作一种资产而非仅仅是一项权利进行运营，着眼于通过专利导航提升重庆市石墨烯产业核心竞争力，充分利用现有优势完善石墨烯生产产业链条，通过技术研发—专利申请—产品开发等产业链式的发展模式相互促进，从而提升整个产业的竞争力。

二、重庆市石墨烯产业及专利分析

(一)重庆市石墨烯发展概述

2015年3月2日，全球首批3万部量产石墨烯手机在重庆发布意味着石墨烯产业化应用进入新时代，重庆市石墨烯产业发展受到了广泛的关注。通过专利检索平台，检索时间截至2015年6月26日，重庆市有关石墨烯专利申请量有115项，专利申请人主要是重庆绿色智能技术研究院和重庆市墨烯科技有限公司，所占比例高达71.3%，其余的申请人主要是高校和材料公司。与此同时，重庆市政府也多方努力，为石墨烯产业的发展提供坚实的制度保障和资金支持，在市委和市政府指导与推动下，2011年7月22日中国科学院重庆绿色智能技术研究院挂牌，致力于石墨烯的研发，短短几年时间掌握了石墨烯领域顶尖研发技术，通过积极地专利申请加以保护。随后，由上海南江集团出资、中科院重庆研究院提供知识产权和技术，共同组建的重庆墨希科技有限公司应运而生，专门开发、生产石墨烯薄膜原材料。2013年底，该公司大面积单层石墨烯薄膜生产线在重庆高新区金凤园区投产运行。这条生产线使得石墨烯生产成本降至原来的1/3，每平方米成本约350元，为产业链下游产品开发创造了良好条件，也标志着重庆市率先拥有全球领先技术的石墨烯单层薄膜材料量产工艺。在以此作为前端研发平台的基础上，同时依托聚集效应重庆市不断引进下游企业入驻，从而使重庆市初步形成从石墨烯原材料研发到批量制备元器件再到终端制造的产业链布局，目前主要应用领域为智能终端项目、显示触控屏、锂电池电极材料、晶体管等方面。

(二)重庆市石墨烯产业的知识产权现状

1.重庆市石墨烯专利申请量及申请人分析

通过检索(检索时间截至2015年6月26号)发现，目前全国关于石墨烯专利申请量总数为6 205 件，重庆市有关石墨烯专利申请量仅115件，占全国专利申请总量的1.85%。仅从专利申请量的角度来看，重庆关于石墨烯专利的申请积极性并不高，同时也说明该项技术研发成果不足。目前，全国石墨烯专利申请量最多的申请人为海洋王照明科技股份有限公司，相关专利申请量为335件，所占比例为5.40%(如图1所示)。

图1　专利申请量占比

就全国范围来看，有关石墨烯专利申请的申请人有1 193个，图2是目前全国有关石墨烯专利申请量排名前20的专利申请人及专利数，图3为重庆市石墨烯专利申请人及申请量统计表。

通过图2及图3的对比可以发现，目前重庆市有关石墨烯的专利申请量较少，单个申请人均未突破100件，也没有排到全国申请量前20位，整个重庆地区关于石墨烯专利申请的申请人只有15个。这从一定程度上可以说明，在重庆地区有关石墨烯技术研究的单位和个人并不多，说明对于石墨烯技术，大多数公司还处于观望阶段，这可能跟该技术进入重庆的时间较晚，且需要大量的资金投入有关，因而没有得到广泛关注。

图2　全国主要专利申请人和专利数

图3　重庆市主要专利申请人和专利数

2.石墨烯专利申请趋势分析

图4为全国石墨烯专利申请趋势图，从2007年的4件到2014年的1 937件，石墨烯专利申请可谓发展迅速，说明关注和研究该技术的单位和个人越来越多。图5为重庆市石墨烯专利申请趋势图，由图可以看出重庆市关于石墨烯专利的申请量2009—2014年呈现明显上升趋势，这和全国石墨烯专利申请趋势保持一致，在一定程度上说明石墨烯技术在重庆同样得到了较好的发展，相关专利权人十分重视石墨烯专利申请，积极性较高。但是对比图4和图5可以发现，重庆市有关石墨烯的专利申请比全国晚了两年，在一定程度上说明重庆市石墨烯技术研究的起步较晚，需要相关专利申请人投入更多的研发精力和资金，充分利用现有技术以及已经公开的技术，加以创造性劳动，已达到更优的技术方案，为石墨烯产业在我国的发展提供技术支持。

图4　全国专利申请量趋势

图5　重庆市专利申请量趋势

3.石墨烯专利种类分析

图6为全国石墨烯专利申请中各种专利所占比例示意图，图7为重庆市石墨烯专利申请中各种专利所占比例示意图。根据两图所示，发明专利占绝大多数，少量为实用新型，几乎没有外观设计，这说明目前石墨烯仍处于技术开发阶段，仍有很多突出性特点和显著进步的技术有待开发，石墨烯的专利战仍处于白热化状态，仍需投入大量的人力和资金进行研发。值得注意的是众多专利申请中，只有1件外观设计专利申请*全国发明5 894件，实用新型310件，外观设计1件;重庆发明103件，实用新型12件，外观设计0。，并且已经授权，它是关于石墨烯防弹衣的，这是石墨烯应用领域中的一个全新方向，主要是利用石墨烯的质量轻、强度高的特点，便于携带，不会给携带者带来重量的负担，适合民警、武警等在处置突发事件时使用。

图6　全国各种专利所占比例

图7　重庆市各种专利所占比例

4.重庆市石墨烯专利技术分布分析

图8和图9，分别为全国和重庆市石墨烯专利技术分布(前10)，两图以IPC大组分类号为统计标准(表1)绘制。可以明显发现，重庆市石墨烯专利技术和全国石墨烯专利技术的侧重点是不同的，重庆市在C23C16/00(通过气态化合物分解且表面材料的反应产物不留存于镀层中的化学镀覆，例如化学气相沉积)大组上申请专利最多，而全国范围侧重在H01M4/00(电极)即石墨烯与电极的相关技术。

图9　重庆市石墨烯专利技术分布(前10)

IPC大组类名C0B31/00碳;其化合物C23C16/00通过气态化合物分解且表面材料的反应产物不留存于镀层中的化学镀覆,例如化学气相沉积H01M4/00电极H01B13/00制造导体或电缆制造的专用设备或方法G01N27/00用电、电化学或磁的方法测试或分析材料B82Y30/00用于材料和表面科学的纳米技术,例如:纳米复合材料G06F3/00用于将所要处理的数据转变成为计算机能够处理的形式的输入装置;用于将数据从处理机传送到输出B82Y40/00纳米结构的制造或处理H01L21/00专门适用于制造或处理半导体或固体器件或其部件的方法或设备HO1B5/00按形状区分的非绝缘导体或导电物体C08K3/00使用无机配料CO8K9/00使用预处理的配料H01G11/00混合电容器,即具有不同正极和负极的电容器;双电层(EDL)电容器;其制造方法或其零部件的制造方法B01J23/00不包含在B01J21/00组中的,包含金属或金属氧化物或氢氧化物的催化剂

5.重庆市石墨烯技术主要申请人专利申请趋势分析

从图10可以看出，近年来重庆市石墨烯专利申请人数量处于增长态势，这说明研发人员的积极性比较大，成果也很明显，但是数量不足仍是现存的较大的问题。其中，增长最快的是重庆墨烯科技有限公司(值得说明的是重庆市墨烯科技有限公司是上海南江集团出资、中科院重庆研究院提供知识产权和技术，共同组建的；中国科学院绿色智能技术研究院和重庆绿色智能技术研究院是一个单位)。

6.重庆市石墨烯专利技术骨干示意图

在石墨烯专利申请中，发明人数为163，专利申请量有115件，平均每人专利申请量只有0.71，这说明研究人员的整体水平还不足。图11为重庆市主要申请人技术骨干统计图，可见重庆市具有一定的人才储备。重庆市应该在此基础上，培养和引进更多专业技术人才，鼓励创新，创造更多科技成果。

图10　重庆市主要申请人专利申请趋势

图11　重庆市主要申请人技术骨干

三、重庆市石墨烯产业存在的问题

(一)专利申请量不足，专利储备少

从检索结果中可以看出重庆有关石墨烯的专利申请量只有115件，存在明显的数量不足的劣势。虽然我们不能单以专利申请数量的多少来衡量重庆市石墨烯技术发展的现状，但是以专利的眼光看产业发展问题，专利的储备量是一个公司发展壮大，甚至达到行业寡头的关键所在。众所周知，我国专利法规定，专利是一项垄断性的权利，专利的实际储备量，不仅是石墨烯行业未来发展顺畅的保障，而且是企业获得最大化利润的利器，拥有石墨烯技术核心专利，无论是自己使用还是通过专利许可，都会带来意想不到的利润。如果没有了专利的保障，容易导致在以后的技术研发与产品制造上容易受到限制，产品的制造销售会受到专利权人的限制，很难实现产业的壮大。

(二)技术水平一家独强，没有实现百家争鸣

根据以上数据分析，目前重庆市有关石墨烯技术专利申请人主要是中国科学院重庆绿色智能技术研究院(以下简称研究院)和重庆市墨烯科技有限公司，而关于石墨烯生产企业也只是重庆墨烯科技有限公司，而墨烯科技有限公司的技术来源也主要来自研究院，这就导致了石墨烯市场毫无竞争活力，一家独占石墨烯产业，不利于整个产业的发展。造成这一结果的另一个原因是人才分配不均。研究院和墨烯科技公司占据了大部分人才，单一从事一项研究，使得科技成果比较单一。与此同时，像重庆领先新材料有限公司、重庆启越涌阳微电子科技发展有限公司等这样的公司也缺乏人才，由此限制了企业的发展。所以，应当加大人才培养力度，开展广泛的交流与合作，积极引进人才，为公司服务。

(三)上游强下游弱，重科研轻应用

目前，重庆市石墨烯的技术研究水平已经日渐成熟，并成立了以石墨烯为研究对象的专门的研究院，也有很多高校涉足石墨烯专利技术研究，使得石墨烯相关重点技术有相当的储备。相比之下，其应用就显得很薄弱，很多技术得不到应用，实现不了产品转化，无法盈利，就难以为后续更深的研究提供资金的支持和相关产品经验的积累，因而形成了“上游强下游弱，重科研轻应用”的局面，阻碍了石墨烯技术的进一步研发。

四、建议

(一)建立专利池，实现专利共享，联合经营

联合企业、高校、研究所，建立专利池。毕竟石墨烯技术是一项新兴的产业，单个人的力量是不足以拥有竞争优势的。所以，应建立专利池，专利共享，发挥各自的优势，强强联合实现重庆市石墨烯产业的优势竞争地位。建立专利池的另一个优势就是可以在现有公开和有效专利的基础上进行全面分析，规避专利侵权，避免重复投入，提高研发效率。

(二)在以核心技术为研究对象的同时，有计划全面布局专利

石墨烯作为新兴的材料产业，有很多空白领域值得研究，目前主要分为石墨烯的制备和应用两大领域的技术。重庆市在制备方法上已经有了很大的突破，使石墨烯生产成本降至原来的 1/3，每平方米成本约350元，实验室生产的原材料成本已降低到100元/平米左右(市场价格120～200元/平米)，为产业链下游产品开发创造了良好条件。

应当有计划地全面布局其他领域专利，储备相关应用领域专利，为迎接未来石墨烯产业的全面发展，铺上专利之路。同时，鼓励石墨烯专利技术积极申请国际专利，以提早布局国际保护，抢占国际市场。

(三)拓宽融资渠道，推动专利创造

新型技术的研发往往面临的一大难题是投入多、风险高、回报慢。使得很多资金不愿投入到石墨烯专利研发领域，长此以往便会导致石墨烯产业的发展缓慢。实现资本融资，首先企业应当加强合作，实现技术与资本的融合。其次政府可以设立专项基金，以求引导石墨烯产业发展；政府做担保，推动银行实现专利质押融资；制定引进外资的优惠政策。总之，整合协调多种资金进入到这一新生技术研发领域，才能不断推动石墨烯专利技术的发展与提升。

(四)加快现有专利技术向工业产品转化

重庆市的石墨烯相关专利已经有了一定量的储备，但是真正应用在工业产品的技术专利还很少。因此，企业应当加大研发力度，将实验室产品大规模工业生产，产品投入市场，以期实现专利价值；只有产品盈利以后，企业才有资金进行后期的进一步开发，这样的技术资本的不断循环，企业发展才有活力。

参考文献：

[1]吴莹莹，危峰.石墨烯领域中国专利申请状况分析[J].中国发明与专利，2015(3)：49-55.

[2]赵义强，于丽娜，蒋涛.技术与市场[J].技术与市场，2014，21(11):219-223.

[3]王国华，周旭峰，刘兆平.石墨烯技术专利分析[J].新材料产业，2013(11)：37-45

(责任编辑周江川)

作者简介：李健(1968—)，女，副教授，研究方向：法学、知识产权管理；都保旺(1992—)，男，研究方向：知识产权。

doi：【区域经济与产业发展】10.13769/j.cnki.cn50-1011/d.2016.04.003

中图分类号：F426.7；G306

文献标识码：A

文章编号：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