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石墨烯材料专利技术综述汇报人：2024-02-04

石墨烯材料概述石墨烯材料专利技术发展现状石墨烯制备工艺专利技术石墨烯材料性能改进专利技术石墨烯材料应用领域专利技术石墨烯材料专利战略布局建议contents目录

01石墨烯材料概述

每个碳原子通过sp2杂化与周围三个碳原子相连，形成稳定的六元环结构。石墨烯是构成其他碳材料的基本单元，如石墨、碳纳米管等。石墨烯是一种由单层碳原子组成的二维材料，具有蜂窝状晶格结构。石墨烯定义与结构

010204石墨烯性质与特点石墨烯具有极高的电子迁移率和电导率，是已知最薄、最坚硬的纳米材料。石墨烯具有优异的热传导性能，是铜的热导率的数倍。石墨烯具有光学透明性，可吸收约2.3%的可见光。石墨烯具有化学稳定性，能够在常温下与大多数化学物质共存。03

机械剥离法化学气相沉积法氧化还原法液相剥离法石墨烯制备方法简过机械力将石墨剥离成单层或少层石墨烯。在高温下，将碳源气体分解并在金属催化剂表面沉积形成石墨烯。通过化学氧化和还原过程，将石墨转化为石墨烯氧化物，再还原成石墨烯。在溶剂中通过超声波等手段将石墨剥离成石墨烯。

电子领域能源领域生物医学领域其他领域应用领域及市场前景石墨烯可用于制造晶体管、触摸屏、柔性电子器件等。石墨烯可用于生物传感器、药物载体、生物成像等。石墨烯可用于制造太阳能电池、超级电容器、锂电池等。石墨烯还可用于制造复合材料、涂料、防腐剂等。

02石墨烯材料专利技术发展现状

国内专利申请与授权近年来，中国在石墨烯材料领域的专利申请量持续增长，已成为全球石墨烯专利申请的主要来源国之一。同时，国内石墨烯专利的授权率也保持在较高水平。国外专利申请与授权全球范围内，美国、欧洲、韩国等国家和地区在石墨烯材料领域的专利申请和授权数量也较高，显示出较强的研发实力和市场竞争力。国内外专利申请与授权情况

石墨烯的制备技术是专利布局的重点领域，包括机械剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法等。制备技术石墨烯的应用技术领域广泛，主要涉及电子器件、能源存储与转换、复合材料、生物医学等方面。应用技术针对石墨烯材料的特殊性质，检测技术也是专利布局的重要方向，如拉曼光谱检测、扫描电子显微镜检测等。检测技术主要技术领域分布

高校和科研机构高校和科研机构是石墨烯材料专利技术的重要创新主体，如中国科学院、清华大学、北京大学等。企业随着石墨烯产业的快速发展，越来越多的企业开始涉足石墨烯领域，并成为核心专利的持有人，如华为、三星、IBM等。核心专利持有人分析

123未来石墨烯的制备技术将朝着低成本、高效率、大规模制备的方向发展，同时注重环保和可持续性。制备技术发展趋势随着石墨烯材料性能的不断优化和成本的降低，其在电子器件、能源存储与转换等领域的应用将更加广泛和深入。应用技术发展趋势石墨烯材料与其他领域的跨界融合将成为未来发展的重要趋势，如石墨烯与人工智能、生物医学等领域的结合。跨界融合发展趋势技术发展趋势预测

03石墨烯制备工艺专利技术

利用气态物质在高温下发生化学反应，生成固态沉积物并沉积在衬底上形成石墨烯。技术原理优点缺点专利布局可制备大面积、高质量的石墨烯；可通过控制反应条件调控石墨烯的层数和结构。设备成本高，制备过程复杂，需要高温和真空条件。主要涉及制备方法的改进、反应条件的优化、设备的设计等方面。化学气相沉积法制备工艺

利用溶剂或表面活性剂将石墨或石墨烯氧化物剥离成单层或多层石墨烯。技术原理制备过程简单，成本较低，可大规模生产。优点制备的石墨烯尺寸较小，层数不易控制，质量相对较差。缺点主要涉及溶剂和表面活性剂的选择、剥离方法的改进、石墨烯的纯化等方面。专利布局液相剥离法制备工艺

将天然石墨氧化得到氧化石墨，再通过还原反应得到石墨烯。技术原理原料易得，制备过程相对简单，成本较低。优点制备的石墨烯结构缺陷较多，电学性能较差。缺点主要涉及氧化和还原方法的改进、石墨烯的结构和性能调控等方面。专利布局氧化还原法制备工艺

等离子体法利用等离子体对石墨进行刻蚀和剥离得到石墨烯，该方法具有快速、高效的特点，但设备成本较高。机械剥离法利用机械力将石墨剥离成单层或多层石墨烯，该方法简单但产率较低。外延生长法通过在特定衬底上外延生长石墨烯，可获得高质量的石墨烯，但成本较高。插层法利用插层剂将石墨层间距离撑大，再通过物理或化学方法剥离得到石墨烯，该方法可制备高质量的石墨烯，但插层剂的选择和去除是技术难点。其他制备工艺简介

04石墨烯材料性能改进专利技术

通过引入氮原子，改变石墨烯的电子结构和化学性质，提高其导电性、催化活性和润湿性。氮掺杂技术硼掺杂技术其他元素掺杂技术将硼原子引入石墨烯晶格中，可调控其能带结构和载流子类型，改善其电学性能和光学性能。包括磷、硫、氟等元素的掺杂，可赋予石墨烯不同的物理和化学性质，扩展其应用领域。03