本文通過對京津冀地區石墨烯專利技術進行統計分析，指出該地區的石墨烯專利發展差異，目前的主要技術申請人及其優勢技術領域。
引言
京津冀地區位於首都經濟圈，國家政策支持，創新資源豐富，高端創新人才集聚，石墨烯產業發展勢頭良好。
2016年11月中關村石墨烯產業聯盟（Z-park Graphene Industry Alliance）成立，是由國內知名高校、科研機構、重點應用及投資企業共同組成。2017年4月10日，北京石墨烯產業創新中心在中國航發航材院掛牌成立；同年11月16日，“2017·京津冀石墨烯產業國際峰會暨北京石墨烯產業創新中心專家委員會成立大會”召開。從外部環境來看，石墨烯產業的發展在京津冀地區受到普遍重視並已有很好的發展基礎。
京津冀地區石墨烯專利技術構成
截止到2018年6月12日，在INCOPAT平臺上檢索石墨烯相關專利共得到5361個專利族。其中授權專利48.87%，審中37.70%，失效10.32%。
在地區分佈上，北京市佔比72.23%，天津市佔比16.17%，河北省佔比8.48%。
圖 京津冀地區石墨烯專利申請技術構成
從技術構成中可以看出，京津冀地區專利申請的技術主要分佈在C部（化學、冶金）、H部（電學）和B部（作業、運輸）。
C01B：非金屬元素；其化合物，佔比17.38%。該技術主要應用在石墨烯製備領域，包括各種製備方法和製備裝置，屬於物理學基礎研究。隨著石墨烯的應用越來越廣泛，在石墨烯生產成本降低的需求下，石墨烯的製備技術研發就顯得尤為重要。
H01L：半導體器件；其它類目中不包括的電固體器件，佔比15.77%。該技術主要應用在晶體管制造領域，由於石墨烯結構的高度穩定性，用石墨烯製造的晶體管在接近單個原子的尺度上依然能穩定地工作。相比之下，目前以硅為材料的晶體管在10納米左右的尺度上就會失去穩定性；石墨烯中電子對外場的反應速度超快這一特點，又使得由它製成的晶體管可以達到極高的工作頻率。
H01M：用於直接轉變化學能為電能的方法或配置，佔比14.95%。該技術主要應用在新能源電池領域，在很大程度上改善了電池低效、充電時間長等問題。當前，在電動汽車、電子產品市場需求等現狀的推動下，石墨烯在這類技術領域發展潛力巨大。
C08K：使用無機物或非高分子有機物作為配料，佔比8.58%；C08L：高分子化合物的組合物，佔比8.35%。兩種技術在應用領域有所交叉。此類技術主要應用在複合材料領域，基於石墨烯的複合材料在能量儲存、液晶器件、電子器件、生物材料、傳感材料和催化劑載體等領域展現出了優良性能，具有廣闊的應用前景。
B01J：化學或物理方法，佔比8.33%。此類技術多與C01B有所交叉，它主要涉及石墨烯及其複合材料的製備方法，屬於基礎研究領域，發展潛力大。
以下分別分析各技術領域的申請量變化趨勢
圖 京津冀地區石墨烯專利技術申請趨勢
H01M（用於直接轉變化學能為電能的方法或配置）類專利申請從2005年開始，在2014年發展迅速，並且從2015年開始居於首位，這表明石墨烯在新能源電池領域形成新的增長點，創新潛力大。
C01B（非金屬元素；其化合物）類專利從2008年開始申請數量一直居於領先地位，這表明京津冀地區對於石墨烯的基礎研究發展很快而且技術更強。
H01L（半導體器件；其它類目中不包括的電固體器件）類專利申請從2007年開始，在2010年以後有較大發展，並且在2012年和2013年申請數量居於首位，此後趨於平穩發展，這表明石墨烯在半導體器件領域技術發展較早，技術相對成熟。
C08K（使用無機物或非高分子有機物作為配料）C08L（高分子化合物的組合物），這兩類專利在2014年以後增長較快，反映出石墨烯在複合材料領域形成新的創新點，發展前景廣闊。
C02F（水、廢水、汙水或汙泥的處理）類專利從2011年開始出現，而後逐年增長。此類專利主要涉及清潔材料的生產和製備以及清潔裝置的生產和製備。雖然京津冀地區石墨烯在該領域發展較晚，但是近兩年發展很快，而且在國家政策的支持下將會形成新的增長點，市場前景廣闊。
結合圖1和圖2可以看出，（1）京津冀地區石墨烯專利申請主要集中在基礎研究領域、半導體器件、新能源電池、複合材料等領域。（2）京津冀地區石墨烯發展在基礎研究領域、半導體器件和新能源電池領域技術發展較快並且相對更成熟；（2）近幾年京津冀地區石墨烯專利申請在新能源領域、複合材料、清潔材料和裝置等領域發展較快，形成新的增長點，發展潛力大。
京津冀地域技術分佈
圖 京津冀石墨烯專利技術地域分佈
從圖中可以看出各技術方向在不同城市的數量分佈情況，北京地區各方向專利申請數量遠遠高於其他城市，天津地區發展次之，河北省專利申請數量略差，地區差異明顯。具體的技術分佈情況大致如下：
（1） 各城市在C01B（非金屬元素；其化合物）上發展都比較成熟。
（2） 北京作為全國政治、科技、文化中心，人才、資金、技術、政策優勢明顯，各技術方向發展都比其他地區更快更強。H01L（半導體器件；其它類目中不包括的電固體器件）相較於其他地區發展顯著，反映出北京在電子技術方向的具有明顯的優勢，其中比較有代表性的是京東方科技集團和中科院微電子研究所。
（3） 天津在H01M（用於直接轉變化學能為電能的裝置）技術方向發展較早，且技術更成熟，申請數量相較於其他方向的技術也更多，其中比較有代表性的是天津大學、天津工業大學和南開大學。除此之外，天津在B01J（化學或物理方法）技術方向發展也比較好，這反映出天津在石墨烯基礎研究領域技術比較成熟，具有代表性的是天津大學和天津工業大學。
（4） 河北相較於北京和天津處於劣勢的地位。經過更進一步的分析，發現河北省在H02N（其他類目不包含的電機）技術方向發展相較於其他技術方向更有優勢，該技術方向所有的專利都是納米新能源（唐山）有限責任公司申請的，說明公司在該技術領域具有不可比擬的優勢。
申請人分析
京津冀地區大專院校專利申請數量高達2303項，申請數量佔40.34%；其次是企業，有1982項，佔34.72%；然後是科研單位，1015項，佔17.78%；個人（367項）、機關團體（40項）等則相對較少。可見，京津冀地區石墨烯專利申請以大專院校為主，企業則相對較弱，反映出京津冀地區高校人才優勢明顯，企業作為專利的實踐者對於專利的研發還有較大差距。
清華大學
圖 清華大學石墨烯專利申請技術構成
清華大學在理工科方面專業技術強，人才、資金優勢明顯，各技術方向均有所涉獵。申請數量居於首位的是H01M（用於直接轉變化學能為電能的方法或裝置）佔比19.31%，其次是C01B（非金屬元素；其化合物）佔比16.8%和H01L（半導體器件；其他類目中不包含的電固體器件）佔比是15.83%，然後是B82Y（納米結構的特定用途或應用；納米結構的測量或分析；納米結構的製造或處理）佔比12.16%。B82Y類專利主要是納米窄帶製備、納米管複合線製備、複合材料的製備和應用和納米纖維的製備等，比較有代表性的專利是“石墨烯納米窄帶的製備方法”“石墨烯碳納米管複合膜結構的製備方法”。
北京大學
圖 北京大學石墨烯專利技術申請趨勢
北京大學石墨烯專利申請從2008年前後開始起步，在2012年形成一個峰值，在此後逐漸趨於平穩。與清華大學不同，北京大學石墨烯專利申請主要方向在H01L（半導體器件；其他類目不包括的電固體器件），佔比29.07%，這表明北京大學石墨烯研究在半導體器件領域技術發展早而且更成熟。
近幾年，C30B（單晶生長；共晶材料的定向凝固或共析材料的定向分層；材料的區熔精煉；具有一定結構的均勻多晶材料的製備；單晶或具有一定結構的均勻多晶材料；其所用的裝置）的申請數量增長較快，此類技術主要應用於石墨烯的製備，比較有代表性的專利是“一種單晶石墨烯pn結及其製備方法”“一種連續製備大單晶石墨烯的方法”。再結合C01B（非金屬元素；其化合物）說明北京大學在大尺度石墨烯製備領域技術發展成熟，並且形成新的創新熱點。
天津大學
圖 天津大學石墨烯專利技術申請趨勢
天津大學石墨烯專利申請數量呈波動增長趨勢。其中，C01B（非金屬元素；其化合物）類的專利申請從2008年開始，佔比20.79%；其次是H01M（用於直接轉變化學能為電能的方法或裝置）類的專利申請從2009年開始，佔比16.57%。具有代表性的專利有“一種採用硫為模板調控三維石墨烯孔的方法”、“一種用於生物質鹼性燃料電池的陽極材料及其製備方法”、“含碳氟半離子鍵的氟化石墨烯及利用其為正極的二次鈉電池”等。這反映出，天津大學在石墨烯製備和新能源電池領域技術發展更早、更成熟。
C07C（無環或碳環化合物）類專利申請從2014年開始，並且在近兩年有所發展。該技術方向主要涉及石墨烯複合材料和石墨烯雜化膜的製備，例如“光響應性偶氮苯接枝石墨烯材料及其製備方法”“磺化聚醚醚酮-氨基酸修飾氧化石墨烯雜化膜及製備和應用”，反映出天津大學在石墨烯複合材料製備領域形成新的創新點。
B22F（金屬粉末的加工；由金屬粉末製造製品；金屬粉末的製造）類專利申請從2015年開始逐漸增長。該技術方向主要是在基金屬表面用某種方式製備石墨烯，另外還有是將石墨烯運用在金屬複合材料的製備上，以增強材料的性能。例如“在銅粉表面原位催化固體碳源製備石墨烯/銅複合材料的方法”這說明天津大學在石墨烯的製備方面發現了新的研究點，石墨烯基礎研發技術增強。
國家納米科學中心
圖 國家納米科學中心石墨烯專利技術構成
國家納米科學中心定位於納米科學的基礎和應用基礎研究。石墨烯作為一種二維碳納米材料，是納米中心的重要研究點。
技術構成佔比最大的是C01B（非金屬元素；其化合物），主要涉及石墨烯的製備和石墨烯製品，例如“一種高孔隙率的功能石墨烯材料及其製備方法和用途”。
接著是H01L（半導體器件；其他類目不包含的電固體器件），主要涉及石墨烯器件的製備以及將石墨烯應用在晶體管的方法和產品製備，例如“一種全碳石墨烯器件及其製備方法”“具有柔性基底的石墨烯場效應晶體管及其製備方法”；然後是H01M（用於直接轉變化學能為電能的方法或配置），主要涉及石墨烯在新能源電池中的應用，例如“石墨烯支撐的硅量子點鋰離子電池負極材料及其製備方法和用途”。
另外，B82Y（納米結構的特定用途或應用；納米結構的測量或分析；納米結構的製造或處理）主要涉及石墨烯薄膜、石墨烯纖維的製備和應用，例如“一種含有石墨烯和/或氧化石墨烯的薄膜及其製備方法”。
中科院微電子研究所
圖 中科院微電子研究所石墨烯專利技術構成
中國科學院微電子研究所自誕生起就是中國半導體與集成電路事業的開創者與開拓者，經過五十多年的發展，已經成為國內微電子領域學科方向佈局最完整的綜合研究與開發機構。研究所H01L（半導體器件；其他類目不包括的電固體器件）類技術方向專利申請數量遠遠超過其他方向，佔比高達71.34%。具有代表性的專利有“石墨烯納米帶的製造方法、MOSFET及其製造方法”“一種石墨烯場效應晶體管及其製備方法”“一種石墨烯薄膜（半導體薄膜）的襯底轉移方法”等，這些都反映出中科院微電子研究所在半導體器件領域得天獨厚的優勢和較為成熟的技術水平。
京東方科技集團
圖 京東方石墨烯專利技術構成
京東方科技集團股份有限公司（BOE）作為一家為信息交互和人類健康提供智慧端口產品和專業服務的物聯網公司，其核心事業包括顯示和傳感器件、智慧系統、健康服務。因此，京東方石墨烯專利申請主要技術方向為H01L（半導體器件；其它類目中不包括的電固體器件），例如“薄膜晶體管及其製備方法、陣列基板”“陣列基板、陣列基板的製備方法及顯示裝置”。
G02F(用於控制光的強度、顏色、相位、偏振或方向的器件或裝置，例如轉換、選通、調製或解調，上述器件或裝置的光學操作是通過改變器件或裝置的介質的光學性質來修改的；用於上述操作的技術和工藝；變頻；非線性光學；光學邏輯元件；光學模擬/數字轉換器)，例如“石墨烯電極及其製備方法、顯示面板”“封框膠、液晶面板、液晶顯示器及其製備方法”。
G06F（電數字數據處理）例如“觸控單元、觸控基板及其製作方法和柔性觸控顯示裝置”“觸控電極及其製作方法、觸摸屏、顯示裝置”。
納米新能源（唐山）有限責任公司
圖 納米新能源（唐山）石墨烯專利技術構成
納米新能源(唐山)有限責任公司是一家在納米技術領域進行產品研發、生產和銷售的現代化高科技公司，在納米發電機技術上具有無可匹敵的突破性技術優勢，重點研究納米發電機及其應用。從圖中也可以看出，該公司的技術方向主要是H02N（其他類目不包含的電機），申請數量佔比將近一半，具有代表向的專利有“發電效果改善的摩擦發電機及其製備方法”“應用雙聚合物複合膜的摩擦發電機、其製備方法及振動傳感器”等。
綜上所述，可以看出公司的專利申請與公司的定位和方向是分不開的，研發和應用實踐精準對接。
結論：略
致謝：
耿梅清，蘇州智識信息諮詢有限公司實習生，河北大學管理學院圖書館學系本科在讀，負責在指導下進行文獻檢索、圖表製作及稿件執筆。
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