分析报告-石墨烯

石墨烯发展报告副标题中国石墨烯发展应用分析背景简介石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料，所以又叫做单原子层石墨。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法（CVD）。由于其十分良好的强度、柔韧、导电、导热、光学特性，在物理学、材料学、电子信息、计算机、航空航天等领域都得到了长足的发展。摘要概述作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。PatentHub专利检索-20170714第1页1.核心分析图表1.1.地域分析1.1.1.全球地域分布图1由图可知，中国唯一的技术申请国家专利局。申请数量20926件，是全球该技术领域的主力军。1.1.2.中国省市分布图2研究专利申请的地区分布，可以了解不同地区的技术实力对比情况，明确主要技术力量分布区域。上图是按申请人所在省份和城市进行的统计，排名前10位的省市或者市区。从图中我们看出在华专利申请排名前列的各个省市或市区之间存在较大差异，从省市来看可以分为3个梯队，江苏省这1个申请量最多的省市可以组成第一梯队；广东省、北京市、上海市、安徽省可以组成第二梯队；剩下的是第三梯队。从市区排名分布来看北京市海淀区、广东省深圳市占据绝对优势。1.1.3.中国专利市区分布PatentHub专利检索-20170714第2页图31.1.4.地域趋势分布图4从图中可以看出中国是唯一申请国，时间跨度从2001年到2017年共申请专利21740件。1.2.技术分析1.2.1.IPC专利分类分析PatentHub专利检索-20170714第3页图5IPC分类是指按照国际专利分类标准对专利进行划分，通过IPC分类分析，可了解该领域专利的构成及当前主要创新机构关注的技术焦点。由图可知，相关技术多集中在IPC小类C01B、H01M上面，C01B领域涉及3260件专利，占比20.2%。相关IPC含义C01B：非金属元素；其化合物H01M：用于直接转变化学能为电能的方法或装置，例如电池组〔2〕1.2.2.专利所涉及技术领域情况表1如表所示，其中C和H部申请量较多；B和G部次之；A、D、F、E申请量顺序减小。技术领域涉及108个IPC大类、333个IPC小类、9431个IPC分类号。相关IPC含义C：化学；冶金H：电学B：作业；运输G：物理A：人类生活必需D：纺织；造纸F：机械工程、照明、加热E：固定建筑物1.2.3.IPC专利技术历年活动分析IPC部专利申请量（件）占申请总量百分比（%）申请涉及到的IPC大类申请涉及到的IPC小类申请涉及到的IPC分类号C1443540.58%20654966H1030528.97%5382401B433112.18%341013061G33209.33%14511141A12333.47%14561399F9012.53%17591114D8092.27%720870E2220.62%723431PatentHub专利检索-20170714第4页图6通过对IPC类别进行动态的统计分析，能够反映出各类别的时序演变特征，预测未来发展趋势。如上图所示，C01B申请量居各类别之首。H01M、C08L、B01J、H01L最近几年呈现井喷式增长。其中C08L技术领域相关的申请量更是在2016年达到顶峰，表明该技术点发展势头强劲，已经成为新的研究热点。相关IPC含义C01B：非金属元素；其化合物H01M：用于直接转变化学能为电能的方法或装置，例如电池组〔2〕C08L：高分子化合物的组合物B01J：化学或物理方法，例如，催化作用、胶体化学；其有关设备H01L：半导体器件；其他类目中不包括的电固体器件1.2.4.主IPC类别国家分布状况图7上图描述了主IPC类别的国家分布状况。由图可知，C01B、H01M、C08L仅在中国有相关技术研发，其中专利申请量最多的是C01B。相关IPC含义C01B：非金属元素；其化合物PatentHub专利检索-20170714第5页H01M：用于直接转变化学能为电能的方法或装置，例如电池组〔2〕1.2.5.竞争公司IPC分布状况图8对主要竞争公司的专利做IPC分析可以发现这些公司的热点申请领域，这些热点技术领域通常为研发投入较大的领域，且公司往往在该领域具有一定的优势。从上图可以看出，C01B是海洋王照明科技股份有限公司、深圳市海洋王照明技术有限公司、深圳市海洋王照明工程有限公司的重点研发方向。H01M是海洋王照明科技股份有限公司、浙江大学、深圳市海洋王照明技术有限公司的重点研发方向。相关IPC含义C01B：非金属元素；其化合物H01M：用于直接转变化学能为电能的方法或装置，例如电池组〔2〕1.2.6.IPC历年变化情况图9从技术发展来看，2001年和2002年新增IPC数量较多，表明2001和2002年有新技术涌现，且该技术领域不断的派生出新的技术领域，反映出这一领域的快速发展。PatentHub专利检索-20170714第6页1.2.7.IPC历年变化情况图10选取2011年作为技术迁移的分界点，将所有核心技术分成2011年以前和2011年以后两个时间段，分别代表早期和近期两个阶段。早期C01B技术方向申请占据优势，也是早期的技术主流方向。相关IPC含义C01B：非金属元素；其化合物1.2.8.专利生命周期图图11专利技术周期是指技术发展的不同阶段中，专利数量与专利申请人数量的特征规律。通常分为五个阶段，分别为技术萌芽阶段、技术成长阶段、技术成熟阶段、技术衰退阶段和技术复苏阶段。从图中可以分析出从2001-2013年专利数量和申请人数量均较少，处于技术萌芽期；从2013-2016年专利申请人数和申请量都有较为快速的增长，说明该领域处于技术成长期。1.2.9.专利组合分析PatentHub专利检索-20170714第7页图12专利组合分析是通过计算行业技术中某技术领域的三个维度指标：技术相对增长率（RGR）、技术相对增长强力（RDGR）和技术研发重点（R&D）来获得该技术领域的发展潜力。其中技术相对增长率的大小体现了技术创新的活跃程度；技术相对增长潜力的大小体现了未来专利增长潜力的大小；研发重点值的大小体现了组合技术中某一技术领域的相对重要性。为了计算结果的准确性，这里计算相对增长率和相对增长潜力时以最近10年专利申请数量作为基础进行计算。其中，在计算技术相对增长潜力时，以2007-2012年作为前半段时间，2012-2017作为后半段时间，分别计算各个技术领域的RGR和RDGR。从分析的结果我们可以看出C08K、C08L领域落在了I区（技术相对增长率和技术增长相对增长潜力都大于1）不但技术创新比较活跃，而且在未来有较大的发展潜力，所以这两个技术领域在未来还有很大的成长空间，是企业以及相关研究机构特别需要关注的重点技术领域；B01D、B32B、C02F、C04B、C08G、C08J、C09D、C09K、C22C、H01B落在II区（RGR1而RDGR1），由此可以判断出这些技术领域虽然技术研发比较活跃，但是未来发展空间受限；III区（RGR1且RDGR1）内的B82Y、C01B、C23C、G01N、H01L，不仅技术活跃度较低而且未来发展空间有限；IV区（RGR1而RDGR1）内的B01J、H01G、H01M，技术领域虽然目前活跃度较低，但未来有一定的发展空间。相关IPC含义B01D：是有关分离的最通用的小类，但不包括从固体中分离出固体。B01J：化学或物理方法，例如，催化作用、胶体化学；其有关设备B32B：层状产品，即由扁平的或非扁平的薄层，例如泡沫状的、蜂窝状的薄层构成的产品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C01B：非金属元素；其化合物C02F：水、废水、污水或污泥的处理C04B：石灰；氧化镁；矿渣；水泥；其组合物，例如：砂浆、混凝土或类似的建筑材料；人造石；陶瓷（微晶玻璃陶瓷入C03C10/00）；耐火材料（难熔金属的合金入C22C）；天然石的处理C08G：用碳-碳不饱和键以外的反应得到的高分子化合物C08J：加工；配料的一般工艺过程；不包括在C08B，C08C，C08F，C08G或C08H小类中的后处理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C09D：涂料组合物，例如色漆、清漆或天然漆；填充浆料；化学涂料或油墨的去除剂；油墨；改正液；木材着色剂；用于着色或印刷的浆料或固体；原料为此的应用PatentHub专利检索-20170714第8页C09K：不包含在其他类目中的各种应用材料；不包含在其他类目中的材料的各种应用C22C：合金C23C：对金属材料的镀覆；用金属材料对材料的镀覆；表面扩散法，化学转化或置换法的金属材料表面处理；真空蒸发法、溅射法、离子注入法或化学气相沉积法的一般镀覆G01N：化学或物理分析H01B：电缆；导体；绝缘体；导电、绝缘或介电材料的选择H01G：电容器；电解型的电容器、整流器、检波器、开关器件、光敏器件或热敏器件H01L：半导体器件；其他类目中不包括的电固体器件H01M：用于直接转变化学能为电能的方法或装置，例如电池组〔2〕1.2.10.技术成长率图13技术成长率指标通过显示技术创新速度随时间的变化的情况从而判断某项技术的发展阶段。计算公式为v=a/A，其中a表示当年发明专利申请量，A为追溯5年的发明专利申请累积数。通过连续计算，若v值递增，则表示技术创新速度不断增加，该项技术处于起步或成长阶段；反之，若v值递减，则反映该项技术发展趋于迟缓或者处于调整阶段。由于2006年才产生了该领域的第一个专利，因此，为计算追溯5年的发明专利累计量，在考察技术成长率时只能从2011年开始算起。上图显示了2011-2017年间相关技术成长率随时间的变化情况。由图2013-2017年v值处于波动状态，可以判断这个阶段处于该领域的萌芽阶段。1.3.发明人分析1.3.1.竞争公司发明人比较PatentHub专利检索-20170714第9页图14在构成主要竞争者的10个专利申请人中，其申请所涉及发明人数分别为：海洋王照明科技股份有限公司：13人、深圳市海洋王照明技术有限公司：12人、浙江大学：370人、哈尔滨工业大学：463人、东南大学：333人、上海交通大学：408人、清华大学：283人、深圳市海洋王照明工程有限公司：11人、江苏大学：388人、常州大学：258人。在构成主要竞争者的10个专利申请人中，其申请所涉及发明人数分别为：海洋王照明科技股份有限公司：13人、深圳市海洋王照明技术有限公司：12人、浙江大学：370人、哈尔滨工业大学：463人、东南大学：333人、上海交通大学：408人、清华大学：283人、深圳市海洋王照明工程有限公司：11人、江苏大学：388人、常州大学：258人。可以看出哈尔滨工业大学、上海交通大学、江苏大学其发明人数在前三名，可见这三家公司在此技术领域的研发团队极具实力。1.3.2.核心发明人图15如图所示，是该领域排名靠前的前20位发明人。其中排名第一的是周明杰申请了402件专利，涉及到C01B、H01G、H01M领域，排名第二的王要兵申请了390件专利，涉及到C01B、H01G、H01M领域，都进行了跨领域的研发。但主要的发明人大部分是依托C01B进行技术创新，跨领域研究的人员较多。相关IPC含义PatentHub专利检索-20170714第10页C01B：非金属元素；其化合物H01M：用于直接转变化学能为电能的方法或装置，例如电池组〔2〕H01G：电容器；电解型的电容器、整流器、检波器、开关器件、光敏器件或