目前涉及石墨烯原材料、制备技术、生产工艺和检测技术的发明专利一共有2152件。
原材料包括粉体-浆料、石墨烯膜、石墨烯纤维、宏观组装体、量子点、多孔石墨烯等;
制备技术划分为机械剥离、插层剥离、化学氧化还原、电化学制备技术等;
生产工艺划分为分离-提纯-分散、功能改性、检测、设备等。
图10 石墨烯原材料、制备技术、生产工艺及检测技术分类
从石墨烯的应用领域来看,石墨烯应用研究方面的专利申请共12316 件,主要集中在以下六大领域。
储能:锂离子电池、超级电容器、太阳能、燃料电池、铅酸电池等;
复合材料:导电材料、导热材料、增强-增韧材料、防腐、合金等;
电子信息:透明导电薄膜、 光电材料、 柔性显示等;
水-气体处理:催化降解、吸附、空气净化等;
医疗-健康:抗静电-抗菌-发热等功能材料及产品、药物载体、DNA 基因检测、人造骨骼等。
图11 石墨烯专利应用技术类型构成
(3)产业政策
中国政府在本世纪初提出要发展新能源、新材料等七大战略新兴产业。石墨烯作为新材料中的新贵,虽然产业刚起步,但也受到了政府主管部门的重视,出台了一些政策予以支持。
2012年,工信部发布《新材料产业“十二五”发展规划》,明确提到“积极开发纳米粉体、纳米碳管、富勒烯、石墨烯等材料”;
2014年,国家发改委等发布了《关键材料升级换代工程实施方案》,提出“到2016年,推动新一代信息技术、节能环保、海洋工程和先进轨道交通装备等产业发展急需的大尺寸单晶硅、宽禁带半导体及器件、新型平板显示玻璃、石墨烯等20种左右重点新材料实现批量稳定生产和规模应用”;
2015年,工业和信息化部等部门联合下发《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》,提出“着力石墨烯材料高质量稳定生产,着力石墨烯材料标准化、系列化和低成本化,着力构建石墨烯材料示范应用产业链,着力引导提高石墨烯材料生产集中度,加快规模化应用进程,推动石墨烯产业做大做强”;
2015年,国务院印发《中国制造2025》,提出“高度关注颠覆性新材料对传统材料的影响,做好超导材料、纳米材料、石墨烯、生物基材料等战略前沿材料提前布局和研制,加快基础材料升级换代”。
2017年,四部委发布的《新材料产业发展指南》明确指出,突破石墨烯材料规模化制备和微纳结构测量表征等共性关键技术,开发大型石墨烯薄膜制备设备及石墨烯材料专用计量、检测仪器,实现对石墨烯层数、尺寸等关键参数的有效控制。围绕防腐涂料、复合材料、触摸屏等应用领域,重点发展利用石墨烯改性的储能器件、功能涂料、改性橡胶、热工产品以及特种功能产品,基于石墨烯材料的传感器、触控器件、电子元器件等,构建若干石墨烯产业链,形成一批产业集聚区。
(4)标准体系
俗话说,无规不立,标准体系的完善对于一个产业的发展非常重要。中国自2014年9月起正式开启石墨烯相关国家标准的制定工作。2016年8月12日,国家标准《石墨烯材料的术语、定义及代号》预审查会在常州召开,预计很快将会发布。
另外,由江南石墨烯研究院主导起草的第一部石墨烯检测方法标准《石墨烯层数测定扫描探针显微镜法》(草案)也已获得国家标准委立项。
2016年12月,广西质量技术监督局正式发布5项石墨烯地方标准,包括《石墨烯三维构造粉体材料的检测与表征方法》、《石墨烯三维构造粉体材料名词术语和定义》、《石墨烯三维构造粉体材料生产用聚合物》、《石墨烯三维构造粉体材料生产技术》和《石墨烯三维构造粉体材料生产用高温反应炉的设计规范》等。