神奇的二维材料石墨烯正成为全球科技界竞争热点

石墨烯有新材料之王的美誉，世界各国在石墨烯上的竞争愈演愈烈。8日，中科院文献情报中心和美国化学文摘社联合发布了《石墨烯研发态势监测分析报告》(下称《报告》)，对这场竞争添加了详尽的“注释”。

石墨烯是一种神奇的二维材料。它只有一个碳原子的厚度，是由碳原子组成的平面薄膜。2004年，两位英国物理学家利用微机械剥离方法首次成功地从石墨中分离出石墨烯，证实石墨烯晶体能够真正独立存在。二人也因此于2010年获得诺贝尔物理学奖。

作为目前世界上最薄的材料，石墨烯具有优异的力学、热学和电学等性能。世界上已经形成对石墨烯的研究热潮，因为石墨烯“极有可能作为未来的前沿材料引发颠覆性的新技术及新产业革命”。

石墨烯研发是2010年后进入快速发展期的。《报告》统计分析了全球发表的7万余篇石墨烯论文、2万余项石墨烯专利，发现全球50%以上的论文及专利主要集中发表和申请于2014-2016年。中科院文献情报中心副主任刘细文在发布会上说，近3年来，石墨烯论文发表及专利申请仍保持上升态势，其基础研究与技术应用仍在快速发展之中。

统计显示，石墨烯论文产出的前5位国家为中国(不含港澳台地区)、美国、韩国、日本和印度，其论文总量占全球总量的64.3%;专利申请量前5位的国家为中、韩、美、日和德，五国专利总量占全球总量的90%以上。“中、美、韩、日等国家角逐石墨烯前沿应用技术，美、日发表相关论文及申请专利较早，中国论文和专利产出量已领跑全球。”

从这5国专利申请流向看，石墨烯专利流向美、中居多。中国专利申请量虽高，但中国在韩、日、美、德4国的专利布局占比仅有2.3%;而韩、美、日、德各自在其他4国的专利布局占比分别为27.8%、24.8%、32.3%、45.3%。“相对而言，中国专利在其他国家的布局较为薄弱。”

《报告》认为，在全球石墨烯的竞争格局中，中、美、韩、日已形成技术优势。

石墨烯的研究论文和专利主要分布在电现象、电化学、放射及热能技术、光学、电子、质谱和其他相关属性、表面化学和胶体、硅酸盐等领域。近来年，石墨烯的研发在电化学、放射及热能技术领域，光学、电子、质谱和其他相关属性领域，生物化学方法，塑料生产与加工，电化学等领域的研究比重逐年增大。统计显示，中国机构发表的论文侧重于传感器、电子和光电、电池等应用领域;美国机构发表的论文侧重于光电性能、电子结构、薄膜晶体管、半导体器件等应用领域;韩国机构发表的论文侧重于电容器等方面的研究;日本机构发表的论文侧重于电学性能等方面的研究。

《报告》指出，短短的10几年间，石墨烯的相关研究就从材料力学及电子学性能的基础研究延伸至电池、电容器、半导体、传感器件、高分子纳米复合材料等应用领域，未来应用领域还将不断拓展。正像中科院院长白春礼所说，石墨烯是一种颠覆性材料，“科研人员和产业界都对其技术研发突破和颠覆性应用寄予厚望”。