本文通过对京津冀地区石墨烯专利技术进行统计分析，指出该地区的石墨烯专利发展差异，目前的主要技术申请人及其优势技术领域。
引言
京津冀地区位于首都经济圈，国家政策支持，创新资源丰富，高端创新人才集聚，石墨烯产业发展势头良好。
2016年11月中关村石墨烯产业联盟（Z-park Graphene Industry Alliance）成立，是由国内知名高校、科研机构、重点应用及投资企业共同组成。2017年4月10日，北京石墨烯产业创新中心在中国航发航材院挂牌成立；同年11月16日，“2017·京津冀石墨烯产业国际峰会暨北京石墨烯产业创新中心专家委员会成立大会”召开。从外部环境来看，石墨烯产业的发展在京津冀地区受到普遍重视并已有很好的发展基础。
京津冀地区石墨烯专利技术构成
截止到2018年6月12日，在INCOPAT平台上检索石墨烯相关专利共得到5361个专利族。其中授权专利48.87%，审中37.70%，失效10.32%。
在地区分布上，北京市占比72.23%，天津市占比16.17%，河北省占比8.48%。
图 京津冀地区石墨烯专利申请技术构成
从技术构成中可以看出，京津冀地区专利申请的技术主要分布在C部（化学、冶金）、H部（电学）和B部（作业、运输）。
C01B：非金属元素；其化合物，占比17.38%。该技术主要应用在石墨烯制备领域，包括各种制备方法和制备装置，属于物理学基础研究。随着石墨烯的应用越来越广泛，在石墨烯生产成本降低的需求下，石墨烯的制备技术研发就显得尤为重要。
H01L：半导体器件；其它类目中不包括的电固体器件，占比15.77%。该技术主要应用在晶体管制造领域，由于石墨烯结构的高度稳定性，用石墨烯制造的晶体管在接近单个原子的尺度上依然能稳定地工作。相比之下，目前以硅为材料的晶体管在10纳米左右的尺度上就会失去稳定性；石墨烯中电子对外场的反应速度超快这一特点，又使得由它制成的晶体管可以达到极高的工作频率。
H01M：用于直接转变化学能为电能的方法或配置，占比14.95%。该技术主要应用在新能源电池领域，在很大程度上改善了电池低效、充电时间长等问题。当前，在电动汽车、电子产品市场需求等现状的推动下，石墨烯在这类技术领域发展潜力巨大。
C08K：使用无机物或非高分子有机物作为配料，占比8.58%；C08L：高分子化合物的组合物，占比8.35%。两种技术在应用领域有所交叉。此类技术主要应用在复合材料领域，基于石墨烯的复合材料在能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出了优良性能，具有广阔的应用前景。
B01J：化学或物理方法，占比8.33%。此类技术多与C01B有所交叉，它主要涉及石墨烯及其复合材料的制备方法，属于基础研究领域，发展潜力大。
以下分别分析各技术领域的申请量变化趋势
图 京津冀地区石墨烯专利技术申请趋势
H01M（用于直接转变化学能为电能的方法或配置）类专利申请从2005年开始，在2014年发展迅速，并且从2015年开始居于首位，这表明石墨烯在新能源电池领域形成新的增长点，创新潜力大。
C01B（非金属元素；其化合物）类专利从2008年开始申请数量一直居于领先地位，这表明京津冀地区对于石墨烯的基础研究发展很快而且技术更强。
H01L（半导体器件；其它类目中不包括的电固体器件）类专利申请从2007年开始，在2010年以后有较大发展，并且在2012年和2013年申请数量居于首位，此后趋于平稳发展，这表明石墨烯在半导体器件领域技术发展较早，技术相对成熟。
C08K（使用无机物或非高分子有机物作为配料）C08L（高分子化合物的组合物），这两类专利在2014年以后增长较快，反映出石墨烯在复合材料领域形成新的创新点，发展前景广阔。
C02F（水、废水、污水或污泥的处理）类专利从2011年开始出现，而后逐年增长。此类专利主要涉及清洁材料的生产和制备以及清洁装置的生产和制备。虽然京津冀地区石墨烯在该领域发展较晚，但是近两年发展很快，而且在国家政策的支持下将会形成新的增长点，市场前景广阔。
结合图1和图2可以看出，（1）京津冀地区石墨烯专利申请主要集中在基础研究领域、半导体器件、新能源电池、复合材料等领域。（2）京津冀地区石墨烯发展在基础研究领域、半导体器件和新能源电池领域技术发展较快并且相对更成熟；（2）近几年京津冀地区石墨烯专利申请在新能源领域、复合材料、清洁材料和装置等领域发展较快，形成新的增长点，发展潜力大。
京津冀地域技术分布
图 京津冀石墨烯专利技术地域分布
从图中可以看出各技术方向在不同城市的数量分布情况，北京地区各方向专利申请数量远远高于其他城市，天津地区发展次之，河北省专利申请数量略差，地区差异明显。具体的技术分布情况大致如下：
（1） 各城市在C01B（非金属元素；其化合物）上发展都比较成熟。
（2） 北京作为全国政治、科技、文化中心，人才、资金、技术、政策优势明显，各技术方向发展都比其他地区更快更强。H01L（半导体器件；其它类目中不包括的电固体器件）相较于其他地区发展显著，反映出北京在电子技术方向的具有明显的优势，其中比较有代表性的是京东方科技集团和中科院微电子研究所。
（3） 天津在H01M（用于直接转变化学能为电能的装置）技术方向发展较早，且技术更成熟，申请数量相较于其他方向的技术也更多，其中比较有代表性的是天津大学、天津工业大学和南开大学。除此之外，天津在B01J（化学或物理方法）技术方向发展也比较好，这反映出天津在石墨烯基础研究领域技术比较成熟，具有代表性的是天津大学和天津工业大学。
（4） 河北相较于北京和天津处于劣势的地位。经过更进一步的分析，发现河北省在H02N（其他类目不包含的电机）技术方向发展相较于其他技术方向更有优势，该技术方向所有的专利都是纳米新能源（唐山）有限责任公司申请的，说明公司在该技术领域具有不可比拟的优势。
申请人分析
京津冀地区大专院校专利申请数量高达2303项，申请数量占40.34%；其次是企业，有1982项，占34.72%；然后是科研单位，1015项，占17.78%；个人（367项）、机关团体（40项）等则相对较少。可见，京津冀地区石墨烯专利申请以大专院校为主，企业则相对较弱，反映出京津冀地区高校人才优势明显，企业作为专利的实践者对于专利的研发还有较大差距。
清华大学
图 清华大学石墨烯专利申请技术构成
清华大学在理工科方面专业技术强，人才、资金优势明显，各技术方向均有所涉猎。申请数量居于首位的是H01M（用于直接转变化学能为电能的方法或装置）占比19.31%，其次是C01B（非金属元素；其化合物）占比16.8%和H01L（半导体器件；其他类目中不包含的电固体器件）占比是15.83%，然后是B82Y（纳米结构的特定用途或应用；纳米结构的测量或分析；纳米结构的制造或处理）占比12.16%。B82Y类专利主要是纳米窄带制备、纳米管复合线制备、复合材料的制备和应用和纳米纤维的制备等，比较有代表性的专利是“石墨烯纳米窄带的制备方法”“石墨烯碳纳米管复合膜结构的制备方法”。
北京大学
图 北京大学石墨烯专利技术申请趋势
北京大学石墨烯专利申请从2008年前后开始起步，在2012年形成一个峰值，在此后逐渐趋于平稳。与清华大学不同，北京大学石墨烯专利申请主要方向在H01L（半导体器件；其他类目不包括的电固体器件），占比29.07%，这表明北京大学石墨烯研究在半导体器件领域技术发展早而且更成熟。
近几年，C30B（单晶生长；共晶材料的定向凝固或共析材料的定向分层；材料的区熔精炼；具有一定结构的均匀多晶材料的制备；单晶或具有一定结构的均匀多晶材料；其所用的装置）的申请数量增长较快，此类技术主要应用于石墨烯的制备，比较有代表性的专利是“一种单晶石墨烯pn结及其制备方法”“一种连续制备大单晶石墨烯的方法”。再结合C01B（非金属元素；其化合物）说明北京大学在大尺度石墨烯制备领域技术发展成熟，并且形成新的创新热点。
天津大学
图 天津大学石墨烯专利技术申请趋势
天津大学石墨烯专利申请数量呈波动增长趋势。其中，C01B（非金属元素；其化合物）类的专利申请从2008年开始，占比20.79%；其次是H01M（用于直接转变化学能为电能的方法或装置）类的专利申请从2009年开始，占比16.57%。具有代表性的专利有“一种采用硫为模板调控三维石墨烯孔的方法”、“一种用于生物质碱性燃料电池的阳极材料及其制备方法”、“含碳氟半离子键的氟化石墨烯及利用其为正极的二次钠电池”等。这反映出，天津大学在石墨烯制备和新能源电池领域技术发展更早、更成熟。
C07C（无环或碳环化合物）类专利申请从2014年开始，并且在近两年有所发展。该技术方向主要涉及石墨烯复合材料和石墨烯杂化膜的制备，例如“光响应性偶氮苯接枝石墨烯材料及其制备方法”“磺化聚醚醚酮-氨基酸修饰氧化石墨烯杂化膜及制备和应用”，反映出天津大学在石墨烯复合材料制备领域形成新的创新点。
B22F（金属粉末的加工；由金属粉末制造制品；金属粉末的制造）类专利申请从2015年开始逐渐增长。该技术方向主要是在基金属表面用某种方式制备石墨烯，另外还有是将石墨烯运用在金属复合材料的制备上，以增强材料的性能。例如“在铜粉表面原位催化固体碳源制备石墨烯/铜复合材料的方法”这说明天津大学在石墨烯的制备方面发现了新的研究点，石墨烯基础研发技术增强。
国家纳米科学中心
图 国家纳米科学中心石墨烯专利技术构成
国家纳米科学中心定位于纳米科学的基础和应用基础研究。石墨烯作为一种二维碳纳米材料，是纳米中心的重要研究点。
技术构成占比最大的是C01B（非金属元素；其化合物），主要涉及石墨烯的制备和石墨烯制品，例如“一种高孔隙率的功能石墨烯材料及其制备方法和用途”。
接着是H01L（半导体器件；其他类目不包含的电固体器件），主要涉及石墨烯器件的制备以及将石墨烯应用在晶体管的方法和产品制备，例如“一种全碳石墨烯器件及其制备方法”“具有柔性基底的石墨烯场效应晶体管及其制备方法”；然后是H01M（用于直接转变化学能为电能的方法或配置），主要涉及石墨烯在新能源电池中的应用，例如“石墨烯支撑的硅量子点锂离子电池负极材料及其制备方法和用途”。
另外，B82Y（纳米结构的特定用途或应用；纳米结构的测量或分析；纳米结构的制造或处理）主要涉及石墨烯薄膜、石墨烯纤维的制备和应用，例如“一种含有石墨烯和/或氧化石墨烯的薄膜及其制备方法”。
中科院微电子研究所
图 中科院微电子研究所石墨烯专利技术构成
中国科学院微电子研究所自诞生起就是中国半导体与集成电路事业的开创者与开拓者，经过五十多年的发展，已经成为国内微电子领域学科方向布局最完整的综合研究与开发机构。研究所H01L（半导体器件；其他类目不包括的电固体器件）类技术方向专利申请数量远远超过其他方向，占比高达71.34%。具有代表性的专利有“石墨烯纳米带的制造方法、MOSFET及其制造方法”“一种石墨烯场效应晶体管及其制备方法”“一种石墨烯薄膜（半导体薄膜）的衬底转移方法”等，这些都反映出中科院微电子研究所在半导体器件领域得天独厚的优势和较为成熟的技术水平。
京东方科技集团
图 京东方石墨烯专利技术构成
京东方科技集团股份有限公司（BOE）作为一家为信息交互和人类健康提供智慧端口产品和专业服务的物联网公司，其核心事业包括显示和传感器件、智慧系统、健康服务。因此，京东方石墨烯专利申请主要技术方向为H01L（半导体器件；其它类目中不包括的电固体器件），例如“薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板”“阵列基板、阵列基板的制备方法及显示装置”。
G02F(用于控制光的强度、颜色、相位、偏振或方向的器件或装置，例如转换、选通、调制或解调，上述器件或装置的光学操作是通过改变器件或装置的介质的光学性质来修改的；用于上述操作的技术和工艺；变频；非线性光学；光学逻辑元件；光学模拟/数字转换器)，例如“石墨烯电极及其制备方法、显示面板”“封框胶、液晶面板、液晶显示器及其制备方法”。
G06F（电数字数据处理）例如“触控单元、触控基板及其制作方法和柔性触控显示装置”“触控电极及其制作方法、触摸屏、显示装置”。
纳米新能源（唐山）有限责任公司
图 纳米新能源（唐山）石墨烯专利技术构成
纳米新能源(唐山)有限责任公司是一家在纳米技术领域进行产品研发、生产和销售的现代化高科技公司，在纳米发电机技术上具有无可匹敌的突破性技术优势，重点研究纳米发电机及其应用。从图中也可以看出，该公司的技术方向主要是H02N（其他类目不包含的电机），申请数量占比将近一半，具有代表向的专利有“发电效果改善的摩擦发电机及其制备方法”“应用双聚合物复合膜的摩擦发电机、其制备方法及振动传感器”等。
综上所述，可以看出公司的专利申请与公司的定位和方向是分不开的，研发和应用实践精准对接。
结论：略
致谢：
耿梅清，苏州智识信息咨询有限公司实习生，河北大学管理学院图书馆学系本科在读，负责在指导下进行文献检索、图表制作及稿件执笔。
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