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、生物等多個領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力，成為主導(dǎo)未來高科技競爭和發(fā)展的重要戰(zhàn)略材料。目前，已有包括美國、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)在內(nèi)的30多個國家和地區(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，紛紛對石墨烯產(chǎn)業(yè)進(jìn)行布局，力爭占據(jù)全球石墨烯科技領(lǐng)域的制高點(diǎn)，形成具有國際競爭優(yōu)勢的科技、產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)格局。目前，歐洲、美國、英國、中國、日本和韓國等國家的石墨烯產(chǎn)業(yè)化開發(fā)處于相對前列。

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)形成對石墨烯的研究熱潮，因?yàn)槭皹O有可能作為未來的前沿材料引發(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7萬余篇石墨烯論文、2萬余項(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)表和申請于2014年—2017年。近幾年來，石墨烯論文發(fā)表及專利申請仍保持上升態(tài)勢，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)高瞻智庫的統(tǒng)計(jì)顯示，石墨烯論文產(chǎn)出的前5位國家為中國（不含港澳臺地區(qū)）、美國、韓國、日本和印度，其論文總量占全球總量的64.3％；專利申請量前5位的國家為中、韓、美、日和德，5國專利總量占全球總量的90％以上。中、美、韓、日等國家角逐石墨烯前沿應(yīng)用技術(shù)，美、日發(fā)表相關(guān)論文及申請專利較早，中國論文和專利產(chǎn)出量已領(lǐng)跑全球。

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

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，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)市場結(jié)構(gòu)

目前，全球各國都瞄準(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)模化應(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，各國對于此新型材料還處于一個專利布局期，還未出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化動向，整個產(chǎn)業(yè)鏈尚未形成，在技術(shù)、工藝和產(chǎn)業(yè)鏈對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，石墨烯較高的市場價(jià)格和廣闊的市場應(yīng)用前景使得各國研究機(jī)構(gòu)從未停止過對其相關(guān)制備技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的研究。美國、英國、中國、日本和韓國等國家的石墨烯產(chǎn)業(yè)化開發(fā)處于相對前列。

4、全球石墨烯市場區(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)力來看，排名前3位的國家分別是美國、日本和中國；從競爭潛力層面看，中國和德國位居前兩位，具有強(qiáng)大的競爭潛力；從競爭行為層面看，美國和中國屬于第一梯隊(duì)，表現(xiàn)出很強(qiáng)的石墨烯產(chǎn)業(yè)競爭力；從競爭績效層面看，韓國、美國和日本屬于第一梯隊(duì)，而英國、新加坡、德國和中國屬于第二梯隊(duì)。

我國目前對石墨烯產(chǎn)業(yè)的支持主要集中于研發(fā)方面，產(chǎn)業(yè)競爭績效距離美國、日本和韓國等國家仍有一定差距。

5、國際知名企業(yè)石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析

1）海外三星

通過國家知識產(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2007—2017年11年間三星集團(tuán)石墨烯領(lǐng)域的專利申請進(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591項(xiàng)，2007年和2008年，三星申請量較小，分別為18項(xiàng)和10項(xiàng)，并且均來自于三星電子。從2009年開始，申請量進(jìn)入快速增長期，2011年達(dá)到120項(xiàng)，隨后略有下降。由于部分申請尚未公開，2014-2017的申請量較少。但可以預(yù)見，在未來幾年中，三星的申請量仍將保持穩(wěn)步發(fā)展的態(tài)勢。

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，未來可用石墨烯圓片來替代硅晶片，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，其中包括使用對石墨烯導(dǎo)電性不會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超級材料，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。