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在纳米材料家族中，石墨烯越来越受到人们的重视。但是关于石墨烯的存在，科学家曾经一直有争议，直到2004年，来自英国曼彻斯特大学的2位俄罗斯裔物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫通过巧妙设计的“机械剥离法”，首次分离出单层的石墨——石墨烯。为了表彰2人在石墨烯材料方面的开创性实验，2010年诺贝尔物理学奖授予了他们，这与碳纳米管发现了二十几年仍然没有获得诺贝尔奖形成了鲜明对比。
在后续的研究中，科学家们发现石墨烯同碳纳米管一样具有许多特殊的热学、力学、电学和化学性能，甚至在某些程度上比碳纳米管还好，因此石墨烯被誉为“21世纪神奇材料”。石墨烯是单原子层的二维晶体材料，石墨可以看作由多层石墨烯堆叠而成，因此石墨烯也被称作“单层石墨”，但是性能却与石墨有很大区别。石墨烯是目前已知的世上最薄、最坚硬、室温下导电性最好的纳米材料：它的厚度只有一个碳原子直径，3 000万片单层石墨烯堆叠起来，厚度只有1cm；它的硬度很高，甚至比金刚石还要高；在室温下，石墨烯的电阻率比公认电阻率低的银还小；它可以让水分子透过却拦截盐分，因而可以应用于海水淡化，在润滑剂、导电剂、触摸屏、催化剂、传感器、锂离子电池、超级电容器等许多领域，这些特性使石墨烯的未来应用充满想象空间。
一、世界主要国家和地区在石墨烯方面的发展规划
2004-2013年间，美国国家自然科学基金会资助了近500项石墨烯的项目，主要资助方向是石墨烯制备技术及其在能源领域应用。美国国防部及其下属机构美国国防高级研究计划署等资助的石墨烯研究项目的侧重点与美国国家自然科学基金会有很大区别，重点利用石墨烯的电子学特性，开发下一代更小、更快的电子器件，以及其在太赫兹和新型量子器件中的应用等。2013年欧盟将石墨烯列为“未来新兴技术旗舰项目”之一，10年内提供10亿欧元资助。2014年初，韩国发布了《第二期国家纳米技术路线图（2014-2025）》，其中将石墨烯作为中长期突破之一。日本近年也资助了一系列石墨烯相关的研发项目，2011年经济产业省立项资助的低碳社会实现之超轻、高轻度创新融合材料项目，将碳纳米管和石墨烯的批量制备技术作为重点突破内容。在产业界方面，IBM、苹果、三星等巨头分别成立石墨烯专项开发组，将其作为未来产品柔性化、智能化的核心研发材料。
我国在石墨烯领域的研究起步较早，科学技术部、基金会等通过“973”计划、“863”计划、自然科学基金等项目对石墨烯研究进行资助（见图1），使我国在石墨烯研究领域与国际发展同步，部分领域已达到国际先进，甚至领先水平，这些都为石墨烯应用实现跨越式发展提供了可能。结合国家战略需求，石墨烯材料在信息、能源、环境、资源和传统产业应用等领域近年来发展迅猛，市场成长迅速，即将进入爆发式增长的阶段。
二、国内外针对石墨烯的专利申请情况
1.中国在石墨烯方面专利年度申请情况分析
根据国家知识产权局数据统计，我国从2005年至今申请的石墨烯专利情况，大体可以分为2个阶段（见图2）。第一个阶段是孕育期，时间在2005-2009年间，石墨烯专利申请的数量很少，只有零星申请；第二个阶段是快速发展期，时间在2010年至今，石墨烯专利申请保持了快速增长。由于专利申请数据公开的滞后性，2014年和2015年数据仅能作为参考，尚不能判定2015年后进入下降通道。即使如此，从已经公开的2014年数据来看，增长的势头仍然强劲；从2010年转折点来看，与制备出石墨烯的科学家在2010年获得诺贝尔奖非常契合，掀起了全国研究开发的热潮。
2.中国在石墨烯方面专利申请情况分析
根据国家知识产权局数据统计，从2005年至今全国申请石墨烯专利的单位来看（见图3），虽然海洋王照明科技股份有限公司的专利申请量排名第1，其余进入排名前10的均是高校和科研院所，因此，可以得出这样的结论，我国申请石墨烯专利的主体仍然是高校和科研机构，企业并不是研究开发石墨烯材料及应用的主体。从2005年至今全国申请石墨烯专利的个人来看（见图4），除了周明杰是海洋王照明科技股份有限公司的以外，其余个人持有的专利数量不是很多，多数分布在高校和科研院所科研人员手中，值得一提的是，黄波和唐一林均是企业的人员，由此，可以看出我国申请石墨烯专利的个人及团队也相当分散。
3.在石墨烯方面年度申请国际专利情况分析
根据在世界专利组织（WO）数据统计（见图5），从2005年至今申请的石墨烯专利情况，大体可以分为2个阶段，第一个阶段是孕育期，时间在2005-2009年间，石墨烯专利申请的数量很少，只有零星申请，时间段与我国大体同步；第二个阶段是快速发展期，时间在2010年至今，石墨烯专利申请保持了快速增长，由于专利申请数据公开的滞后性，2014和2015年数据仅能作为参考，尚不能判定2013年后进入下降通道。即使如此，从已经公开的2013年数据来看，增长的势头已经受到节制，对比中国的数据可知，中国在石墨烯方面的热度依然不减；从2010年转折点来看，与制备出石墨烯的科学家在2010年获得诺贝尔奖非常契合，掀起了全国研究开发的热潮。
4.世界专利组织在石墨烯方面专利申请情况分析
根据在世界专利组织（WO）数据统计（见表1），石墨烯专利申请量进入世界前10位的主要是美国公司和高校，其次是韩国、新加坡和德国的公司、高校和科研院所，主申请人的主体是企业，与我国情况形成鲜明对比，意味着我国石墨烯方面的成果转移转化的周期比别人先天就长。
根据在世界专利组织（WO）数据统计（见表2），石墨烯专利申请量进入世界前10位的主要发明人在美国，可喜的是，海洋王照明科技股份有限公司的周明杰是一个熟悉的面孔，还有另外一个在美国的华人也进入前10名。
三、结语
综上所述，我国在石墨烯方面的国家投入与国际上基本上同步，申请的石墨烯专利数量也非常多，只是侧重在国内申请，在国际专利上与其他国家存在较大差距；同时企业拥有的石墨烯专利数量较少，主要集中在高校和科研院所，与国外石墨烯专利主要由企业申请的情况有较大差距，转移转化链条比国外长。因此，需要鼓励更多的企业，特别是大企业参加到对石墨烯的开发中来，抢占未来石墨烯在产业和科技的制高点。
在后续的研究中，科学家们发现石墨烯同碳纳米管一样具有许多特殊的热学、力学、电学和化学性能，甚至在某些程度上比碳纳米管还好，因此石墨烯被誉为“21世纪神奇材料”。石墨烯是单原子层的二维晶体材料，石墨可以看作由多层石墨烯堆叠而成，因此石墨烯也被称作“单层石墨”，但是性能却与石墨有很大区别。石墨烯是目前已知的世上最薄、最坚硬、室温下导电性最好的纳米材料：它的厚度只有一个碳原子直径，3 000万片单层石墨烯堆叠起来，厚度只有1cm；它的硬度很高，甚至比金刚石还要高；在室温下，石墨烯的电阻率比公认电阻率低的银还小；它可以让水分子透过却拦截盐分，因而可以应用于海水淡化，在润滑剂、导电剂、触摸屏、催化剂、传感器、锂离子电池、超级电容器等许多领域，这些特性使石墨烯的未来应用充满想象空间。
一、世界主要国家和地区在石墨烯方面的发展规划
2004-2013年间，美国国家自然科学基金会资助了近500项石墨烯的项目，主要资助方向是石墨烯制备技术及其在能源领域应用。美国国防部及其下属机构美国国防高级研究计划署等资助的石墨烯研究项目的侧重点与美国国家自然科学基金会有很大区别，重点利用石墨烯的电子学特性，开发下一代更小、更快的电子器件，以及其在太赫兹和新型量子器件中的应用等。2013年欧盟将石墨烯列为“未来新兴技术旗舰项目”之一，10年内提供10亿欧元资助。2014年初，韩国发布了《第二期国家纳米技术路线图（2014-2025）》，其中将石墨烯作为中长期突破之一。日本近年也资助了一系列石墨烯相关的研发项目，2011年经济产业省立项资助的低碳社会实现之超轻、高轻度创新融合材料项目，将碳纳米管和石墨烯的批量制备技术作为重点突破内容。在产业界方面，IBM、苹果、三星等巨头分别成立石墨烯专项开发组，将其作为未来产品柔性化、智能化的核心研发材料。
我国在石墨烯领域的研究起步较早，科学技术部、基金会等通过“973”计划、“863”计划、自然科学基金等项目对石墨烯研究进行资助（见图1），使我国在石墨烯研究领域与国际发展同步，部分领域已达到国际先进，甚至领先水平，这些都为石墨烯应用实现跨越式发展提供了可能。结合国家战略需求，石墨烯材料在信息、能源、环境、资源和传统产业应用等领域近年来发展迅猛，市场成长迅速，即将进入爆发式增长的阶段。
二、国内外针对石墨烯的专利申请情况
1.中国在石墨烯方面专利年度申请情况分析
根据国家知识产权局数据统计，我国从2005年至今申请的石墨烯专利情况，大体可以分为2个阶段（见图2）。第一个阶段是孕育期，时间在2005-2009年间，石墨烯专利申请的数量很少，只有零星申请；第二个阶段是快速发展期，时间在2010年至今，石墨烯专利申请保持了快速增长。由于专利申请数据公开的滞后性，2014年和2015年数据仅能作为参考，尚不能判定2015年后进入下降通道。即使如此，从已经公开的2014年数据来看，增长的势头仍然强劲；从2010年转折点来看，与制备出石墨烯的科学家在2010年获得诺贝尔奖非常契合，掀起了全国研究开发的热潮。
2.中国在石墨烯方面专利申请情况分析
根据国家知识产权局数据统计，从2005年至今全国申请石墨烯专利的单位来看（见图3），虽然海洋王照明科技股份有限公司的专利申请量排名第1，其余进入排名前10的均是高校和科研院所，因此，可以得出这样的结论，我国申请石墨烯专利的主体仍然是高校和科研机构，企业并不是研究开发石墨烯材料及应用的主体。从2005年至今全国申请石墨烯专利的个人来看（见图4），除了周明杰是海洋王照明科技股份有限公司的以外，其余个人持有的专利数量不是很多，多数分布在高校和科研院所科研人员手中，值得一提的是，黄波和唐一林均是企业的人员，由此，可以看出我国申请石墨烯专利的个人及团队也相当分散。
3.在石墨烯方面年度申请国际专利情况分析
根据在世界专利组织（WO）数据统计（见图5），从2005年至今申请的石墨烯专利情况，大体可以分为2个阶段，第一个阶段是孕育期，时间在2005-2009年间，石墨烯专利申请的数量很少，只有零星申请，时间段与我国大体同步；第二个阶段是快速发展期，时间在2010年至今，石墨烯专利申请保持了快速增长，由于专利申请数据公开的滞后性，2014和2015年数据仅能作为参考，尚不能判定2013年后进入下降通道。即使如此，从已经公开的2013年数据来看，增长的势头已经受到节制，对比中国的数据可知，中国在石墨烯方面的热度依然不减；从2010年转折点来看，与制备出石墨烯的科学家在2010年获得诺贝尔奖非常契合，掀起了全国研究开发的热潮。
4.世界专利组织在石墨烯方面专利申请情况分析
根据在世界专利组织（WO）数据统计（见表1），石墨烯专利申请量进入世界前10位的主要是美国公司和高校，其次是韩国、新加坡和德国的公司、高校和科研院所，主申请人的主体是企业，与我国情况形成鲜明对比，意味着我国石墨烯方面的成果转移转化的周期比别人先天就长。
根据在世界专利组织（WO）数据统计（见表2），石墨烯专利申请量进入世界前10位的主要发明人在美国，可喜的是，海洋王照明科技股份有限公司的周明杰是一个熟悉的面孔，还有另外一个在美国的华人也进入前10名。
三、结语
综上所述，我国在石墨烯方面的国家投入与国际上基本上同步，申请的石墨烯专利数量也非常多，只是侧重在国内申请，在国际专利上与其他国家存在较大差距；同时企业拥有的石墨烯专利数量较少，主要集中在高校和科研院所，与国外石墨烯专利主要由企业申请的情况有较大差距，转移转化链条比国外长。因此，需要鼓励更多的企业，特别是大企业参加到对石墨烯的开发中来，抢占未来石墨烯在产业和科技的制高点。