1、全球石墨烯行業(yè)的發(fā)展概況及特點(diǎn)

石墨烯材料具有優(yōu)異的電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)以及強(qiáng)度等性能，在電子、能源、環(huán)境、生物等多個(gè)領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力，成為主導(dǎo)未來(lái)高科技競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)展的重要戰(zhàn)略材料。目前，已有包括美國(guó)、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)在內(nèi)的30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)將石墨烯的研發(fā)和應(yīng)用技術(shù)作為重要發(fā)展領(lǐng)域，紛紛對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)進(jìn)行布局，力爭(zhēng)占據(jù)全球石墨烯科技領(lǐng)域的制高點(diǎn)，形成具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的科技、產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)格局。目前，歐洲、美國(guó)、英國(guó)、中國(guó)、日本和韓國(guó)等國(guó)家的石墨烯產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)處于相對(duì)前列。

2、全球石墨烯行業(yè)專利數(shù)量分析

作為目前世界上最薄的材料，石墨烯具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)等性能。世界上已經(jīng)形成對(duì)石墨烯的研究熱潮，因?yàn)槭皹O有可能作為未來(lái)的前沿材料引發(fā)顛覆性的新技術(shù)及新產(chǎn)業(yè)革命”。

石墨烯研發(fā)是2010年后進(jìn)入快速發(fā)展期的。全球發(fā)表的7萬(wàn)余篇石墨烯論文、2萬(wàn)余項(xiàng)石墨烯專利，發(fā)現(xiàn)全球50％以上的論文及專利主要集中發(fā)表和申請(qǐng)于2014年—2017年。近幾年來(lái)，石墨烯論文發(fā)表及專利申請(qǐng)仍保持上升態(tài)勢(shì)，其基礎(chǔ)研究與技術(shù)應(yīng)用仍在快速發(fā)展之中。

根據(jù)高瞻智庫(kù)的統(tǒng)計(jì)顯示，石墨烯論文產(chǎn)出的前5位國(guó)家為中國(guó)（不含港澳臺(tái)地區(qū)）、美國(guó)、韓國(guó)、日本和印度，其論文總量占全球總量的64.3％；專利申請(qǐng)量前5位的國(guó)家為中、韓、美、日和德，5國(guó)專利總量占全球總量的90％以上。中、美、韓、日等國(guó)家角逐石墨烯前沿應(yīng)用技術(shù)，美、日發(fā)表相關(guān)論文及申請(qǐng)專利較早，中國(guó)論文和專利產(chǎn)出量已領(lǐng)跑全球。

從這5國(guó)專利申請(qǐng)流向看，石墨烯專利流向美、中居多。中國(guó)專利申請(qǐng)量雖高，但中國(guó)在韓、日、美、德4國(guó)的專利布局占比僅有2.3％；而韓、美、日、德各自在其他4國(guó)的專利布局占比分別為27.8％、24.8％、32.3％、45.3％。相對(duì)而言，中國(guó)專利在其他國(guó)家的布局較為薄弱。

石墨烯的研究論文和專利主要分布在電現(xiàn)象、電化學(xué)、放射及熱能技術(shù)、光學(xué)、電子、質(zhì)譜和其他相關(guān)屬性、表面化學(xué)和膠體、硅酸鹽等領(lǐng)域。近年來(lái)，石墨烯的研發(fā)在電化學(xué)、放射及熱能技術(shù)領(lǐng)域，光學(xué)、電子、質(zhì)譜和其他相關(guān)屬性領(lǐng)域，生物化學(xué)方法，塑料生產(chǎn)與加工，電化學(xué)等領(lǐng)域的研究比重逐年增大。統(tǒng)計(jì)顯示，中國(guó)機(jī)構(gòu)發(fā)表的論文側(cè)重于傳感器、電子和光電、電池等應(yīng)用領(lǐng)域；美國(guó)機(jī)構(gòu)發(fā)表的論文側(cè)重于光電性能、電子結(jié)構(gòu)、薄膜晶體管、半導(dǎo)體器件等應(yīng)用領(lǐng)域；韓國(guó)機(jī)構(gòu)發(fā)表的論文側(cè)重于電容器等方面的研究；日本機(jī)構(gòu)發(fā)表的論文側(cè)重于電學(xué)性能等方面的研究。

3、全球石墨烯行業(yè)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)

目前，全球各國(guó)都瞄準(zhǔn)了石墨烯商機(jī)，加大研發(fā)支持力度。石墨烯由于納米尺度的特征，阻礙其大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的最大難度在于大尺寸生產(chǎn)和批量化生產(chǎn)。如何低成本和高效率地制備大面積、高質(zhì)量石墨烯，并快速高效轉(zhuǎn)移至下游需求領(lǐng)域，是石墨烯商業(yè)規(guī)?；瘧?yīng)用的主要方向。石墨烯目前還處在研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化攻堅(jiān)階段，各國(guó)對(duì)于此新型材料還處于一個(gè)專利布局期，還未出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化動(dòng)向，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈尚未形成，在技術(shù)、工藝和產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)接方面需要投入大量資源，而產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵和難點(diǎn)正是相關(guān)材料的制備、轉(zhuǎn)移技術(shù)和上下游產(chǎn)業(yè)鏈整合。目前制備石墨烯的技術(shù)工藝尚未成熟，未能達(dá)到一致性的品質(zhì)；石墨烯的成品面積都非常小，不能適應(yīng)工業(yè)化應(yīng)用。但是，石墨烯較高的市場(chǎng)價(jià)格和廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景使得各國(guó)研究機(jī)構(gòu)從未停止過(guò)對(duì)其相關(guān)制備技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的研究。美國(guó)、英國(guó)、中國(guó)、日本和韓國(guó)等國(guó)家的石墨烯產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)處于相對(duì)前列。

4、全球石墨烯市場(chǎng)區(qū)域分布

根據(jù)高瞻產(chǎn)業(yè)研究信息網(wǎng)提供的信息，從石墨烯綜合發(fā)展實(shí)力來(lái)看，排名前3位的國(guó)家分別是美國(guó)、日本和中國(guó)；從競(jìng)爭(zhēng)潛力層面看，中國(guó)和德國(guó)位居前兩位，具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)潛力；從競(jìng)爭(zhēng)行為層面看，美國(guó)和中國(guó)屬于第一梯隊(duì)，表現(xiàn)出很強(qiáng)的石墨烯產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力；從競(jìng)爭(zhēng)績(jī)效層面看，韓國(guó)、美國(guó)和日本屬于第一梯隊(duì)，而英國(guó)、新加坡、德國(guó)和中國(guó)屬于第二梯隊(duì)。

我國(guó)目前對(duì)石墨烯產(chǎn)業(yè)的支持主要集中于研發(fā)方面，產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)績(jī)效距離美國(guó)、日本和韓國(guó)等國(guó)家仍有一定差距。

5、國(guó)際知名企業(yè)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析

1）海外三星

通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局S系統(tǒng)中的DWPI數(shù)據(jù)，用samsung、graphene以及其他相關(guān)關(guān)鍵詞，對(duì)2007—2017年11年間三星集團(tuán)石墨烯領(lǐng)域的專利申請(qǐng)進(jìn)行檢索，檢索數(shù)據(jù)截止到2017年12月三星集團(tuán)在石墨烯領(lǐng)域共計(jì)申請(qǐng)591項(xiàng)，2007年和2008年，三星申請(qǐng)量較小，分別為18項(xiàng)和10項(xiàng)，并且均來(lái)自于三星電子。從2009年開(kāi)始，申請(qǐng)量進(jìn)入快速增長(zhǎng)期，2011年達(dá)到120項(xiàng)，隨后略有下降。由于部分申請(qǐng)尚未公開(kāi)，2014-2017的申請(qǐng)量較少。但可以預(yù)見(jiàn)，在未來(lái)幾年中，三星的申請(qǐng)量仍將保持穩(wěn)步發(fā)展的態(tài)勢(shì)。

2）IBM

IBM公司重點(diǎn)研發(fā)在高速晶體管上的應(yīng)用，IBM2012年9月宣布制作出采用碳材料——單層石墨烯作為透明電極的OLED元件，并獲得了與采用ITO時(shí)幾乎相同的發(fā)光特性。

2015年美國(guó)IBM公司的科學(xué)家研制出了首款由石墨烯圓片制成的集成電路，向開(kāi)發(fā)石墨烯計(jì)算機(jī)芯片前進(jìn)了一步。這項(xiàng)突破可能預(yù)示著，未來(lái)可用石墨烯圓片來(lái)替代硅晶片，相關(guān)研究發(fā)表在最新一期《科學(xué)》雜志上。石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管替代硅可能還需要一段時(shí)間，IBM公司的科學(xué)家下一步將繼續(xù)改進(jìn)這種集成電路的性能，其中包括使用對(duì)石墨烯導(dǎo)電性不會(huì)造成損害的各種不同金屬。

3）諾基亞

諾基亞力挺石墨烯作為未來(lái)超級(jí)材料，重點(diǎn)研發(fā)石墨烯在光傳感器方面的應(yīng)用，2013年6月11日諾基亞獲得了關(guān)于采用石墨烯層打造攝像頭傳感器作用于照片傳感的專利。