超硬材料網(wǎng)

       透明的手機(jī)屏幕可以任意彎曲、超薄的電腦屏幕像紙一樣輕、電動汽車充電只需一分鐘……這些經(jīng)常出現(xiàn)在科幻電影中的技術(shù)，伴隨著石墨烯材料的問世，將有可能從“夢想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)”。

        2010年，英國曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)家安德烈•海姆和康斯坦丁•諾沃肖洛夫因?yàn)槌晒Ψ蛛x出了石墨烯而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。此后，世界各地的企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)對石墨烯的興趣呈爆炸性增長。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至今年5月，全球在石墨烯領(lǐng)域提交的專利申請數(shù)量已達(dá)到9218件，并且還以每年19%的速度增長。值得一提的是，中國企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)在石墨烯領(lǐng)域的專利申請數(shù)量最多、增幅最快。

        雖然我國在石墨烯領(lǐng)域的專利申請數(shù)量增速明顯，但專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的實(shí)例仍然較少。對此，業(yè)內(nèi)人士表示，在石墨烯領(lǐng)域，多數(shù)專利申請人集中在高校和研究機(jī)構(gòu)等科研單位，應(yīng)該加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，從而加快專利技術(shù)的轉(zhuǎn)化和生產(chǎn)。專家同時(shí)建議，在加大對中小型企業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)化扶持力度的同時(shí)，在科研成果評比中應(yīng)加大工業(yè)應(yīng)用所占比重，從而加大專利技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化力度。

        “諾獎(jiǎng)”催生研究熱潮 產(chǎn)品應(yīng)用前景廣闊

         石墨烯一直被認(rèn)為是假設(shè)性的結(jié)構(gòu)，無法單獨(dú)穩(wěn)定存在。直至2004年，英國物理學(xué)家成功地從石墨中分離出石墨烯。石墨烯一經(jīng)問世，立刻引起全世界的研究熱潮。究其原因，江蘇省石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟副理事長蔣旭在接受中國知識產(chǎn)權(quán)報(bào)記者采訪時(shí)認(rèn)為，石墨烯之所以引發(fā)全世界的關(guān)注，一是英國物理學(xué)家因成功分離出石墨烯獲得諾貝爾獎(jiǎng)帶來的“諾獎(jiǎng)”效應(yīng)；二是現(xiàn)有的能源和材料已經(jīng)面臨枯竭，如何發(fā)掘新能源和新材料是人類亟需解決的問題，而石墨烯單層晶體的研制成功，使其有望代替碳或硅，成為推動科技進(jìn)步的新材料。

       石墨烯是只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料，它是已知材料中最薄、最堅(jiān)硬的納米材料。石墨烯的硬度是鋼鐵的200倍，如果用石墨烯制成相當(dāng)于普通塑料袋厚度的薄膜，它可以承受大約2噸重的物品。雖然石墨烯的硬度很高，但其厚度只有紙張的200萬分之一,并且可以隨意彎曲。此外，石墨烯具有極強(qiáng)的導(dǎo)電和導(dǎo)熱能力。在室溫狀態(tài)下，石墨烯傳遞電子的速度比已知導(dǎo)體都快。

        “由于具有硬度高、柔韌性強(qiáng)的特點(diǎn)，目前石墨烯主要應(yīng)用在2個(gè)領(lǐng)域，石墨烯電池和石墨烯透明導(dǎo)電薄膜。”蔣旭告訴記者，近幾年，國家提出推廣電動汽車的發(fā)展規(guī)劃，但由于電動汽車電池的續(xù)航能力差、充電時(shí)間較長，電池容量遠(yuǎn)不能滿足人們的日常要求，而以石墨烯為材料制作的超級電容器可以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)充電，甚至是一分鐘充電，這使得電動汽車的大面積普及成為可能。此外，石墨烯可以制作透明導(dǎo)電薄膜，未來有望出現(xiàn)像紙一樣輕薄，并可以任意彎曲的電子屏幕。

        從長遠(yuǎn)看，石墨烯還可以運(yùn)用于醫(yī)學(xué)、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。比如，采用石墨烯替代現(xiàn)在化妝品中的重金屬；利用石墨烯制造的無毒害透明膠布，貼在傷口后可以起到隔絕細(xì)菌的功能。

        專利申請熱度持續(xù) 積極開展專利布局

        隨著石墨烯研究熱潮的不斷升溫，全球多家企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)在石墨烯領(lǐng)域也開始積極進(jìn)行專利布局。國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局化學(xué)發(fā)明審查部審查員田丁丁介紹，2004年到2012年，全球多個(gè)國家和地區(qū)在石墨烯領(lǐng)域的專利申請量都呈現(xiàn)增長趨勢，其中我國提交的專利申請數(shù)量增幅最大，尤其在2008年到2012年間，專利申請數(shù)量幾乎是以每年翻倍的速度增加。

        “經(jīng)過檢索發(fā)現(xiàn)，2008年之前，國內(nèi)申請人在石墨烯領(lǐng)域提交的專利申請數(shù)量每年不足50件，但從2010年開始出現(xiàn)暴增，2010年、2011年、2012年的專利申請數(shù)量分別為500多件、900多件、1300多件。”田丁丁說，石墨烯專利申請數(shù)量的持續(xù)增長表明我國對石墨烯的研究熱度仍在持續(xù)上升，研究人員隊(duì)伍正在迅速壯大。

        由于石墨烯具有高硬度、高透明度的特性，其在物理領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用。截至目前，有關(guān)石墨烯的專利申請不僅包括石墨烯的制備方法，還涵蓋了人類日常生活的方方面面。

        “國內(nèi)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)在石墨烯領(lǐng)域的專利申請主要集中在3個(gè)方面，分別是石墨烯的制備方法、由石墨烯制作的電子元件，比如電池、晶體管等，以及半導(dǎo)體材料、復(fù)合材料、鋰電極、化學(xué)催化劑等。”田丁丁說。

        對于國內(nèi)石墨烯領(lǐng)域的專利申請現(xiàn)狀，蔣旭表示，我國的專利申請主要集中在科研領(lǐng)域，比如碳納米管領(lǐng)域的復(fù)合材料、應(yīng)用技術(shù)等。據(jù)悉，蔣旭的另外一個(gè)身份是南京先豐納米材料科技有限公司（下稱先豐納米）的總經(jīng)理，他向記者介紹，在石墨烯領(lǐng)域，先豐納米研發(fā)了眾多產(chǎn)品，并針對主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)提交了相關(guān)專利申請，如大面積石墨烯的異地應(yīng)用技術(shù)、石墨烯透明導(dǎo)電薄膜等。此外，先豐納米還提交了多件實(shí)用新型專利申請，并和合作伙伴共同提交了1件發(fā)明專利申請。

        “專利布局的不斷完善不僅幫助先豐納米的石墨烯產(chǎn)品在國內(nèi)市場的占有率不斷提高，還遠(yuǎn)銷美國、英國、新加坡、澳大利亞、瑞典以及日韓等國家。”蔣旭表示。

        建言出臺鼓勵(lì)措施加速產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化效率

        雖然國內(nèi)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)在石墨烯領(lǐng)域的專利申請數(shù)量不斷增長，但鮮有專利技術(shù)轉(zhuǎn)化為科技成果的實(shí)例。“在國內(nèi)，石墨烯領(lǐng)域的專利技術(shù)大部分還停留在科研階段。”蔣旭建議，為推動專利技術(shù)向科技成果的轉(zhuǎn)化進(jìn)度，國家相關(guān)部門應(yīng)出臺相關(guān)鼓勵(lì)政策，在科研成果的評比中加大工業(yè)應(yīng)用所占比重，使其直接與科研成果掛鉤；此外，應(yīng)加大對中小型企業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)化的扶持力度和評價(jià)體系的構(gòu)建。

        從事化學(xué)領(lǐng)域?qū)＠麑彶榈奶锒《∫恢标P(guān)注石墨烯技術(shù)轉(zhuǎn)化為科技成果的進(jìn)程。她介紹，在國內(nèi)，從事石墨烯研究的主要是高校和研究機(jī)構(gòu)，它們具備雄厚的研究力量，是石墨烯技術(shù)的主要專利申請人。而國內(nèi)企業(yè)在科研方面的投入力度遠(yuǎn)遜于國外企業(yè)，在石墨烯領(lǐng)域提交專利申請的公司更是少之又少。對此，田丁丁建議，國內(nèi)企業(yè)和高校應(yīng)該加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研平臺建設(shè)，全面整合研究資源和研究項(xiàng)目，加強(qiáng)雙方的科技成果攻關(guān)和轉(zhuǎn)化，進(jìn)而從整體上提升和擴(kuò)展我國在石墨烯領(lǐng)域的研發(fā)能力和生產(chǎn)能力。

        除了產(chǎn)業(yè)化程度有待提高外，石墨烯產(chǎn)業(yè)面臨的另一大問題就是：雖然國內(nèi)的專利申請數(shù)量增幅很快，但國內(nèi)企業(yè)通過《專利合作條約》（PCT）途徑提交的國際專利申請數(shù)量卻很少，這將使國內(nèi)企業(yè)在海外市場面臨巨大的知識產(chǎn)權(quán)風(fēng)險(xiǎn)。蔣旭表示，如果沒有專利支撐，國內(nèi)企業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)的石墨烯相關(guān)產(chǎn)品很難進(jìn)入國外市場，即便進(jìn)入國外市場，也有可能遭遇潛在的專利風(fēng)險(xiǎn)。對此，田丁丁建議，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)該加大PCT國際專利申請的深度、力度和廣度。與此同時(shí)，企業(yè)應(yīng)盡快培養(yǎng)綜合性、國際性的專利人才，加強(qiáng)企業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)布局。