中國粉體網訊 石墨烯及衍生物由于獨特的單原子結構，具有優良的導熱和導電性能、高機械強度和良好的化學穩定性，非常適合作為導熱、散熱材料應用于新一代顯示器件、大健康、環保、高端制造等國家戰略性新興產業。而且石墨烯被認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域的應用。
石墨烯散熱技術領域
從石墨烯散熱領域的發展態勢來看，目前中國的專利申請還處于上升階段，專利數量占全球的65.85%。美國、韓國、日本、歐洲的專利申請已經過了高峰期，處于逐漸回落的階段。
如圖1-1所示，目前石墨烯散熱技術的熱點應用領域主要集中在：（1）電池領域；（2）LED領域；（3）IT產品領域；（4）半導體領域；（5）電子元器件領域；（6）顯示裝置領域。
圖1-1 全球石墨烯散熱技術應用領域構成
通過對專利申請人的分析，如圖1-2所示：在電池散熱領域，韓國LG集團、三星集團、韓華石油化學株式會社，美國英特爾集團，法國阿科瑪集團布局專利最多，中國在該方面處于劣勢；在IT產品散熱領域，中國華為集團、OPPO、京東方，美國谷歌，韓國三星集團的布局專利較多；在半導體散熱領域，韓國三星集團，美國德州儀器公司，中國華為集團、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，韓國三星集團在該領域有絕對的優勢；在LED散熱領域，中國東莞聞宇實業有限公司、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先優勢。從總體的技術影響力來看，三星集團、華為集團、環球石墨烯集團在該領域的專利具有較大的價值和影響力。
圖1-2 石墨烯散熱技術應用領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域的專利數量占有絕對優勢，但是專利質量整體不高，核心專利比較少，且海外專利技術布局相對較少。該領域的核心技術仍主要掌握在美國手中，美國的核心專利占比超過半數，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在中國的專利布局，技術流出比例分別達到13.91%、5.25%、5.90%。
石墨烯燃料電池領域
中國是擁有石墨烯燃料電池相關專利技術最多的國家，占全球份額的41.73%，目前仍處于快速發展階段。韓國、日本和歐洲在該領域的發展均已進入技術成熟階段，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域相關專利技術的生命周期如圖2-1所示。
圖2-1 全球石墨烯燃料電池專利生命周期圖
石墨烯燃料電池領域技術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專利技術也較多。
2. 制備技術：主要是石墨烯摻雜改性、涂覆、沉積、真空、熱解、化學氧化還原和水熱合成。有別于其他國家/地區使用較多的石墨烯摻雜改性、沉積和涂覆技術，中國使用最多的是真空技術，其次是水熱合成和石墨烯摻雜改性。
3. 燃料電池結構：主要用于燃料電池電極的催化劑層，用于電極導電劑、電極支撐結構、氣體擴散層、集流體、電解質膜、雙極板等結構的相關專利技術較為均衡。
4. 燃料電池類型：主要是質子交換膜燃料電池、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：主要集中在提升導電、穩定、機械強度、催化等性能。此外，中國和美國還關注功率密度的提高，日本更側重于研發燃料電池的耐熱技術，歐洲則是重點提升燃料電池的質子傳導能力。
圖2-2 全球石墨烯燃料電池領域專利技術類型
通過對石墨烯燃料電池領域專利申請人的分析發現：在美國、韓國、日本和歐洲，企業的研發水平和成果數量處于領先地位，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：美國的麻省理工學院、萊斯大學和納米技術儀器公司，韓國的現代汽車公司、LG化學公司和三星電子公司，日本的松下電器產業公司、半導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、法國國家科學研究中心和巴斯夫歐洲公司。與上述國家/地區相比，中國則是高校的研發水平和成果數量占據絕對優勢，重要申請人有中國科學院大連化學物理所（如圖2-3所示）、清華大學、成都新柯力化工科技有限公司等30位，但是基本沒有進行海外布局，且專利申請質量整體偏低，造成了技術價值的損失。
圖2-3 中科院大連化學物理所石墨烯燃料電池領域相關專利分布
發展建議
中國在石墨烯散熱和燃料電池領域技術發展速度很快，但是存在專利數量多、高價值專利不足、專利布局缺乏等問題。
在今后的發展中，需要從關注專利數量轉變到切實重視專利質量的軌道上來，明確研發投入的質量導向，減少和弱化單純強調專利申請數量的激勵政策和措施，形成引導提升專利質量的有效方案。
應該積極組建產學研之間的專利聯盟，整合上下游資源，建立石墨烯散熱領域和燃料電池領域全產業鏈的知識產權保護體系，避免國內企業之間專利糾紛，抵御國外專利技術威脅。
同時要加強專利挖掘以及縱向和橫向布局，加強技術領域的國際知識產權研究，提升專利價值和國際競爭力，為石墨烯散熱領域和燃料電池領域的長遠發展打下良好基礎。
（中國粉體網編輯整理/黑金）
注：圖片非商業用途，存在侵權告知刪除！
