自石墨烯誕生以來，人們便對這個新材料的研發(fā)與應(yīng)用前景興趣濃厚，也使其也成了資本和市場追逐的寵兒，在電子、航天特種、新能源新材料等領(lǐng)域也有著廣泛應(yīng)用。11月25日，在中科院文獻(xiàn)情報中心產(chǎn)業(yè)情報研究中心主辦的第20期《產(chǎn)業(yè)技術(shù)情報》發(fā)布會上，研究人員詳細(xì)梳理了石墨烯在超級電容器和生物傳感器方面的應(yīng)用情況，首次將兩個發(fā)布主題聚焦于同一領(lǐng)域，并基于權(quán)威數(shù)據(jù)庫分析，對二者的未來發(fā)展趨勢作出研判。

以下摘出在超級電容器領(lǐng)域的相關(guān)內(nèi)容：

石墨烯，是當(dāng)前世界上最薄、最輕、最硬、導(dǎo)電性最好而且擁有強(qiáng)大靈活性的納米材料。它的強(qiáng)大能力常常令人咋舌。一塊一厘米厚的石墨烯板，能夠讓一頭5噸重的成年大象穩(wěn)穩(wěn)站在上面；用石墨烯做的手機(jī)電池，一秒內(nèi)就能把電充滿；以石墨烯為材料的平板電腦，可以隨意折疊成手機(jī)大小放在口袋里。

自石墨烯誕生以來，人們便對這個新材料的研發(fā)與應(yīng)用前景興趣濃厚，也使其也成了資本和市場追逐的寵兒，在電子、航天特種、新能源新材料等領(lǐng)域也有著廣泛應(yīng)用。

11月25日，在中科院文獻(xiàn)情報中心產(chǎn)業(yè)情報研究中心主辦的第20期《產(chǎn)業(yè)技術(shù)情報》發(fā)布會上，研究人員詳細(xì)梳理了石墨烯在超級電容器和生物傳感器方面的應(yīng)用情況，首次將兩個發(fā)布主題聚焦于同一領(lǐng)域，并基于權(quán)威數(shù)據(jù)庫分析，對二者的未來發(fā)展趨勢作出研判。

清華大學(xué)化工系教授騫偉中和國家納米科學(xué)中心博士研究生史濟(jì)東，作為特邀專家參加了此次發(fā)布活動，并結(jié)合自己目前所從事的研究工作，與參會人員進(jìn)行了交流討論。

石墨烯超級電容器技術(shù)：中國處于快速增長期

當(dāng)今能源及環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，以新能源電動汽車為代表的綠色交通工具的發(fā)展需求越來越大。而解決其制動能量回收系統(tǒng)的問題是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵之一，因此產(chǎn)業(yè)對兼顧高能量密度與高功率密度的電化學(xué)儲能器件的需求越來越迫切。與此同時，超級電容器因具備使用壽命長、充電時間短、可顯示存電量、材料無限、低溫性能良好等優(yōu)點(diǎn)，被賦予較大期待。

石墨烯具有良好的電化學(xué)性能、抗拉伸性能和易與其他活性材料合成的結(jié)構(gòu)，與活性炭類似，可以作為良好穩(wěn)定的負(fù)極材料，被漸漸應(yīng)用到超級電容器電容材料中。石墨烯超級電容器主要研究領(lǐng)域包括：用于電極材料的過渡金屬氧化物、活化煤、以及氮摻雜石墨烯、集電器表面等方面；涉及技術(shù)包括氧化石墨烯單體、過度金屬氧化物、氮摻雜、煤活化等。

隨著2004年英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)石墨烯的分離制備方法，石墨烯在超級電容器中的應(yīng)用也逐漸開始迅速發(fā)展，專利年發(fā)表數(shù)量快速增長，于2012年達(dá)到峰值每年280項。目前相關(guān)技術(shù)專利平均在每年250項左右。

中國的石墨烯超級電容器領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展2009年起迅猛增長，年申請量迅速超過每年100項，于2012年達(dá)到峰值，此后基本保持在每年120項以上，處于快速增長期。

根據(jù)專利技術(shù)來源分布來看，目前掌握著石墨烯超級電容器技術(shù)的主要國家或地區(qū)依次為中國（51%）、美國（20%）、韓國（15%）和日本（4%）、歐盟（2%）、和加拿大（2%），其專利總和超過全球?qū)＠偭康?0%。

在國際市場布局上，中國主要關(guān)注于本土專利布局，申請比例達(dá)90%左右，此外在美國、日本及WO、EP也有少量申請。相比之下，美國、韓國除本土申請外，均在該領(lǐng)域的各主要技術(shù)市場進(jìn)行了大量海外布局，如中國、日本、加拿大等地區(qū)，競爭較為激烈。

記者發(fā)現(xiàn)，在石墨烯超級電容器技術(shù)專利權(quán)人排名中，前25名專利權(quán)人中數(shù)量最多的是來自中國的機(jī)構(gòu)（17家）。排名前5位的依次是，海洋王照明科技股份有限公司、中國科學(xué)院、韓國三星公司、美國Nanotek儀器公司和浙江大學(xué)。其實(shí)，中國、韓國、美國發(fā)表專利數(shù)量最多的專利權(quán)人均是企業(yè)。

“從產(chǎn)業(yè)技術(shù)情報發(fā)布的內(nèi)容來看，我們國家在石墨烯領(lǐng)域的論文和專利的數(shù)量還是比較可觀的，這些數(shù)據(jù)充分反映了我們國家的科技活力。”騫偉中說。

他介紹，目前石墨烯的主要制造市場和應(yīng)用市場均在中國，國內(nèi)的眾多機(jī)構(gòu)在該領(lǐng)域進(jìn)行了專利布局。北京和江蘇已分別成為國家石墨烯發(fā)展很研發(fā)的較為集中的地區(qū)，未來5年到10年這些地區(qū)還將在石墨烯領(lǐng)域進(jìn)行大力布局。

“從產(chǎn)業(yè)化角度來看，目前石墨烯電容器領(lǐng)域技術(shù)更多的集中在高校實(shí)驗室，離產(chǎn)業(yè)化還有一段路要走，我們國家應(yīng)推動高校和企業(yè)的銜接，大力推動石墨烯電容器的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。”騫偉中建議。

石墨烯超級電容器熱點(diǎn)領(lǐng)域主要集中在電容器電極制造，包括碳納米薄膜、聚合物金屬薄膜、聚合物、金屬、雜原子等新型及傳統(tǒng)電極材料的制備和修飾、改性技術(shù)。

鋰電池、燃料電池等各類電池的應(yīng)用以及對于電容器電解質(zhì)的研究也是重點(diǎn)關(guān)注領(lǐng)域。