Fokus: Analisis Of The Development Of Graphene Teknologi

- Feb 15, 2017-

Graphene, bahan dua dimensi karbon dengan atom karbon dipadatkan ke dalam satu lapisan dua dimensi struktur sarang lebah kekisi, dengan ruang perbandingan ultra-tinggi [graphene monolitik tertentu teori kawasan permukaannya dikira sebagai 2 630 m2 / g) mobiliti elektron Cemerlang (20 000 cm2 / (Vs)], kekonduksian haba yang tinggi (terma kekonduksian sehingga 5 300 W / mK), sifat mekanik yang cemerlang dan biocompatibility baik, menjadi ahli akademik dan industri Penyelidikan dan pembangunan kawasan panas, ia boleh digunakan untuk fizik teori platform eksperimen, peranti nanoelektronik, bahan superkonduktor, penyimpanan tenaga dan kapasiti pengeluaran peranti, microfilters dan sensor dan bidang-bidang bioperubatan dan lain-lain.

Pada masa ini, Amerika Syarikat, Eropah, Korea Selatan dan kuasa pembuatan lain penyelidikan permohonan graphene dijalankan berjalan lancar; industri graphene China adalah perkembangan pesat sokongan kerajaan tempatan dan inkubasi, universiti dan institusi penyelidikan di bawah sokongan teknikal Seperti Tianjin Pulan Nano Technology Co., Ltd., Nanjing Xianfeng Nano Bahan Technology Co., Ltd., Changzhou karbon dua dimensi Technology Co., Ltd., Changzhou Sixth Element bahan Teknologi Sdn Bhd dan beberapa khusus dalam pengeluaran bahan graphene dan teknologi komponen Syarikat berteknologi Tinggi. Bukan itu sahaja, dalam usaha untuk mengintegrasikan penyelarasan sumber industri, menggalakkan graphene kos rendah dan peralatan, kemajuan teknologi dan perindustrian dan pengasas "China Graphite Industri Teknologi Inovasi Perikatan Strategik", tetapi juga dalam penubuhan graphene huluan dan hiliran , pengeluaran dan maklumat penyelidikan, harta intelek dan sumber-sumber lain untuk berkongsi, untuk mewujudkan saluran komunikasi dengan latihan kerajaan dan kakitangan, platform kerjasama antarabangsa untuk menggalakkan penubuhan standard, penilaian, sistem ujian kualiti untuk meningkatkan daya saing keseluruhan kos rendah graphene, melakukan usaha penerokaan dan cuba The

Ia adalah penting untuk merancang pembangunan graphene dan teknologi yang berkaitan dan membawa pembangunan teknologi graphene (termasuk bahan kristal dua dimensi yang berkaitan) dan produk sistem hibrid di latar belakang perindustrian yang berkembang maju graphene.

Pertama, graphene dan bahan-bahan yang berkaitan

Kelahiran pecah tanah graphene dan bahan-bahan yang berkaitan (GRM) sudah pasti akan membuat sasaran lebih manusia mungkin, dan ia akan dapat mengatasi kesesakan dalam pembangunan bahan-bahan, komponen dan sistem dalam rantaian nilai. Prestasi khas GRM akan Jadi aplikasi masa depan teknologi utama, teknologi ini mungkin masih belum dicapai, tetapi penyelidikan dan penggunaan teknologi ini akan membawa peluang-peluang baru untuk pembangunan manusia.

Teknologi utama untuk pembangunan GRM termasuk penggunaan teknologi bahan untuk mengenal pasti dan menilai baru bahan dua dimensi untuk menilai prospek bagi permohonan bahan-bahan baru; kebolehpercayaan bahan GRM, menurut pelan untuk pembangunan graphene untuk pembangunan graphene di Eropah. , Kebolehulangan, kemampanan, keselamatan, dan kaedah sintesis makro untuk memenuhi keperluan khusus kawasan permohonan yang berbeza. teknologi komponen untuk mengenal pasti dan menilai unsur-unsur baru yang functionalized oleh bahan-bahan GRM; mengenal pasti dan menilai teknologi komponen menggunakan bahan-bahan GRM; dan teknologi komponen elektronik untuk kajian elektronik frekuensi tinggi, optoelektronik, elektronik spin dan teknologi sensor. integrasi sistem untuk kajian struktur komponen berasaskan bahan GRM dan pembangunan fungsi baru untuk membangunkan sistem baru sistem aplikasi; pembangunan GRM bersepadu dalam platform teknologi yang sedia ada untuk konsep baru; nanocomposites penyelidikan, elektronik fleksibel dan kaedah integrasi Permohonan tenaga.

Melalui pembangunan pangkalan pengetahuan GRM dan pengumpulan teknologi peranti baru ringkasan laluan, menyumbang kepada perancangan manusia dan pembangunan teknologi inovasi GRM berkaitan, matlamat utama adalah untuk grm bersepadu ke dalam sistem aplikasi masa depan. Dalam bidang teknologi maklumat dan komunikasi, anda boleh memberi tumpuan kepada teknologi baru yang boleh membawa aplikasi baru, seperti konsep Morph, untuk meneroka sifat elektrik, optik dan mekanikal GRM ini, untuk mencapai peralatan komunikasi peribadi, penemuan baru.

Dalam bidang pertukaran bahan, perhatian yang lebih kepada pengeluaran tenaga dan penyimpanan teknologi utama, serta bahan-bahan komposit ringan fungsi baru di kawasan ini permohonan. bahan GRM dan teknologi dalam bidang ini teknologi, mungkin akan disepadukan ke dalam pesawat baru, bas, kenderaan elektrik dan sistem pengangkutan yang lain. Penggunaan teknologi visualisasi GRM konsep Smart-ForVision kenderaan elektrik seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.


Rajah 1 menggabungkan teknologi visualisasi konsep Smart-ForVision kenderaan elektrik

Dalam bidang kesihatan dan tenaga, melalui penyelidikan dan penerokaan sifat-sifat elektrik dan optik khas bahan GRM, akan ada kefahaman yang jelas tentang arah pemprosesan maklumat dan komunikasi sistem baru dalam bidang akademik dan industri. Memandangkan bahan GRM kini dibentuk dan teknologi, program perdana Eropah telah dirancang 11 bidang teknikal untuk pembangunan GRM, termasuk penyelidikan asas, kesihatan dan alam sekitar, penyediaan, alat-alat elektrik, spin elektronik, optik dan optoelektronik, sensor, elektronik fleksibel Pembelajaran, penyimpanan tenaga dan pengeluaran, bahan komposit, aplikasi bioperubatan. 10 hingga 20 tahun akan datang, lebih daripada 11 kawasan, akan muncul angka graphened, dijangka 2030, bahan-bahan yang berkaitan GRM dan teknologi akan dapat secara langsung ditukar kepada barangan pengguna, berjalan di sekitar pengguna, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2 Seperti yang ditunjukkan. Berikut adalah berdasarkan bahan-bahan GRM dan penyelidikan teknologi dan paten output 2, perkembangan semasa bahan graphene dan teknologi untuk analisis panorama. Kedua, GRM bahan dan penyelidikan teknologi output

Dengan mengkaji perkembangan teknologi GRM, ia adalah mudah untuk melihat bahawa bahan GRM dan teknologi adalah kes biasa "terjemahan" nanoteknologi. Dengan kata lain, graphene ditemui di dalam makmal, dan tidak lama lagi dipindahkan kepada permohonan praktikal kajian. Sejak 2007, kertas kerja saintifik dan aktiviti paten pada graphene telah berkembang dengan pesat pada masa yang sama di dunia, iaitu, kemunculan graphene dalam sebilangan besar bidang penyelidikan saintifik dan aplikasi telah menarik perhatian rakyat. Fakta ini hanya membuktikan bahawa teknologi GRM ialah nanoteknologi translasi.

penyelidikan dan pembangunan dalam bidang bioperubatan adalah arah yang paling intim menggabungkan penyelidikan asas amalan klinikal. Ia berkait rapat dengan konsep teknologi pemindahan dan boleh digunakan untuk pelbagai yang lebih luas bidang. Satu kes yang tipikal adalah kemunculan magnetorintangan gergasi, hanya beberapa tahun masa beberapa, penyelidikan yang berkaitan daripada komuniti akademik untuk menjadi arah yang dominan teknologi maklumat permohonan penyimpanan. Sebaliknya, teknologi GRM mempunyai kesan yang meluas: Komponen GRM bersepadu ke dalam bidang industri elektronik berasaskan Si, atau secara beransur-ansur boleh menggantikan pemakaian Si, bukan sahaja boleh memberikan prestasi yang lebih tinggi, tetapi juga mungkin mendapati lebih penting dengan yang baru kawasan permohonan.

Bukan itu sahaja, bahan-bahan karbon telah penggerak pelbagai penyelesaian teknikal: abad ke-19, melalui pembakaran arang batu, akses manusia kepada tenaga, untuk menggalakkan proses revolusi perindustrian yang pertama; abad ke-20, berasaskan karbon revolusi plastik Untuk menggalakkan pembangunan perkilangan; abad ke-21, struktur grafit bahan karbon akan menjadi kunci ketiga untuk revolusi teknologi.

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3, kertas kerja saintifik yang berkaitan dengan graphene telah meningkat setiap tahun sejak tahun 2000, dan pertumbuhan ini tidak mempunyai kecenderungan untuk melambatkan. Dalam bidang graphene, haba yang tidak dikurangkan. Terdapat banyak sebab: Pertama, graphene adalah bahan dengan ciri-ciri khas. Sama ada ia dipisahkan atau digabungkan, sifat-sifat ini boleh digunakan untuk pelbagai bidang. Dengan peredaran masa dan kemajuan teknologi graphene, orang sentiasa dapat melihat keupayaan baru dan kegunaan baru. Kedua, perkembangan teknologi graphene adalah berdasarkan kepada elemen yang paling banyak di bumi, yang menjadikan teknologi GRM teknologi yang stabil, mampan dan menjimatkan. Ketiga, graphene adalah bahan dua dimensi, ia tidak hanya boleh digunakan untuk bidang maklumat dan komunikasi pengeluaran, tetapi juga untuk komponen bahan Si tradisional penyelidikan dan pembangunan.


Rajah 3 yang berkaitan graphene-kertas kerja saintifik yang diterbitkan

Graphene ditemui di Eropah, dan teknologi GRM kajian yang telah di seluruh dunia, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4. Pada tahun 2013, rantau Eropah diterbitkan teknologi GRM, bilangan terbesar kertas kerja saintifik, berdiri untuk keseluruhan 34%; diikuti dengan rantau Asia, terutamanya dari negara-negara Asia Timur, sumbangan tiga negara di Amerika Utara juga melampirkan sangat penting untuk berkaitan GRM Penyelidikan teknologi, diterbitkan kertas kerja saintifik menyumbang keseluruhan 24%.

Digabungkan dengan perbincangan di atas, penyelidikan teknologi GRM, boleh menjadi, mampan, platform teknologi yang berdaya maju dari segi ekonomi baru, kuat dan fleksibel. Oleh itu, penyelidikan teknologi graphene telah menjadi sempadan yang paling penting dalam bidang sains bahan. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh struktur unik graphene, banyak aplikasinya mungkin tidak difahami, dan kaedah analisis yang sama adalah sangat kompleks. Quote dari pandangan Nobel Nobel Frank Wilczek kanak: Graphene adalah satu-satunya mungkin platform sistem untuk mengubah teori medan kuantum ke dalam inovasi dipatenkan. Oleh itu, bahan-bahan GRM dan teknologi berasaskan dan berpandangan penyelidikan, masih beberapa tahun akan datang orang memberi tumpuan di atas padang. Penerbitan kertas kerja saintifik dalam bidang ini akan terus mengekalkan pertumbuhan yang pesat. , Bahan GRM dan teknologi analisis panorama paten ketiga

Paten sebagai satu bahagian penting dalam hak-hak harta intelek, adalah satu bentuk yang penting dalam R korporat & keputusan D, tetapi juga yang paling penting sains dan teknologi platform maklumat dunia. Melalui analisis panorama paten global ke atas bahan GRM dan teknologi, ia adalah mungkin untuk memahami status semasa teknologi GRM dan untuk mendapatkan maklumat mengenai trend teknologi masa hadapan. Ia adalah satu cara yang penting untuk mengkaji teknologi GRM, strategi dan kecerdasan.

Sejak tahun 2007, aktiviti yang berkaitan dengan bidang yang berkaitan graphene-telah mula mempercepatkan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5. Ini terutamanya didorong oleh permohonan paten dalam bidang utama Korea dan syarikat-syarikat besar di Amerika Syarikat dan institusi penyelidikan dalam bidang berkaitan. Bukan itu sahaja, dari peringkat tinggi China aktiviti graphene paten, juga membuat sumbangan penting. Sesetengah pengkritik berhujah bahawa paten graphene Eropah ketinggalan kawasan-kawasan lain. Tetapi ini tidak berlaku, analisis harta intelek menunjukkan bahawa strategi paten Eropah graphene mempunyai bertapak penting, dan boleh menjamin masa depan peluang nilai Eropah. Dengan perkembangan teknologi yang berpotensi kekisi terus bertambah baik, aktiviti paten GRM secara beransur-ansur matang, pengagihan semula bidang teknologi tidak dapat tidak akan berlaku, Eropah akan juga menjadi keuntungan penyelidikan graphene komersial berdasarkan paten.


Rajah permohonan paten 5 graphene

Secara keseluruhan, aktiviti paten teknologi graphene berkembang pesat dan telah berkumpul ke dalam segmen yang berkaitan dalam industri semikonduktor dan bioteknologi, yang mengekalkan tahap tinggi aktiviti paten. Dalam segmen ini, strategi paten untuk aktiviti perniagaan biasanya termasuk "memaksimumkan keuntungan" dan "pengoptimuman keuntungan" 2 strategi, dan sub-sektor juga mengalami masalah hutan paten, dan kadang-kadang perlu untuk memintas paten itu telah diberikan. Dasar, peraturan-peraturan, dan strategi perniagaan menghadkan amalan paten dalam pembangunan. Dalam persekitaran ini, tepat analisis panorama teknikal boleh memberikan maklumat penting bagi pembuat dasar, pelabur dan peserta industri individu untuk menyediakan asas untuk dasar bunyi, strategi perniagaan dan program penyelidikan dikomersialkan.

Pemilik bahagian graphene paten (pelanggan paten) dan analisis permohonan paten mereka menunjukkan pelbagai aspek berkaitan graphene dalam arah industri yang berbeza, seperti automotif, komputer dan bahan-bahan mentah kimia. Di kawasan-kawasan perindustrian, permohonan paten di masa dan industri antara pelbagai-ribu berubah-ubah, dan dengan itu meningkatkan perancangan strategik cabaran membimbing, rakyat perlu lebih tepat graphene peta harta intelek.

Mengetahui dan memahami pertumbuhan pesat panorama teknologi graphene, bagi mereka yang mencari perlindungan nilai masa depan adalah sangat penting. paten yang berkenaan satu bahagian penting dalam merealisasikan kepentingan komersial masa depan graphene, kerana paten itu adalah satu komponen penting dalam harta intelek dalam model perniagaan, adalah amalan penting dalam pembangunan teknologi, adalah satu bahagian penting dalam penempatan strategik syarikat R & D.

Analisis seterusnya dan perbincangan mengenai hak-hak harta intelek menekankan perbezaan antara produk saintifik yang berkaitan graphene diwakili oleh penerbitan sains dan teknologi, serta aplikasi paten yang berkaitan graphene-yang berkaitan dengan pembangunan teknologi, dan dengan syarat skala yang besar, aktiviti tumpuan Kepimpinan (dengan baik diketahui, menyumbang output saintifik) dan data tambahan daripada pemimpin industri (penyumbang utama kepada aplikasi paten).

Empat, harta intelek graphene analisis panorama

Aktiviti paten yang berkaitan dengan graphene telah meningkat sejak 2007 dan adalah sama dengan prestasinya dalam bidang kertas kerja saintifik. Fenomena ini juga menunjukkan pembangunan pesat penyelidikan teknologi graphene dan penerokaan di dunia. Menariknya, aktiviti-aktiviti harta intelek yang berkaitan dengan graphene bermula lebih awal pada tahun 2004, dan proses permohonan paten yang berkaitan dengan pengeluaran graphene boleh dikesan kembali ke 1 896 (paten untuk sintesis grafit teroksida) The

Sebelum 2006, paten GRM yang berkaitan, terutamanya institusi penyelidikan Amerika Syarikat untuk memohon dan pembangunan, dan selepas 2006, permohonan paten berkaitan mula meningkat. Selepas 2007, permohonan paten GRM berkaitan terutamanya yang diketuai oleh agensi penyelidikan dan pembangunan dari Korea Selatan, mereka Samsung Group dan Kumpulan Samsung telah dikaitkan dengan unit penyelidikan saintifik, seperti Universiti Sungkyunkwan.

Menurut permohonan bidang yang berbeza, paten yang berkaitan graphene-termasuk beberapa arahan, seperti kaedah pencirian, komposit polimer, peranti paparan telus, transistor, kapasitor, sel-sel solar, biosensor, dakwat konduktif, tingkap, adsorben tepu, pengesan, ping raket dan sebagainya. Secara umum, permohonan paten yang berkaitan graphene-menumpukan kepada komponen elektronik, penyediaan tiruan, bahan komposit dan bidang-bidang lain. Antaranya, yang paling pekat adalah GRM bahan sintesis dan pembuatan peranti elektronik dalam dua bidang utama, masing-masing, menyumbang 28% daripada jumlah permohonan paten dan 27%. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6.

Adalah diketahui umum bahawa sintesis graphene terutamanya melibatkan kimia pemendapan wap, pelucutan dan sebagainya; dan peranti elektronik graphene adalah terutamanya berkenaan dengan peralatan, transistor dan cip komputer. Walaupun mungkin ada yang kebetulan di setiap kawasan industri, ini adalah hasil daripada penyelidikan antara disiplin, membuat penukaran teknologi dan kejayaan mungkin.


Rajah 6 graphene pengedaran arah permohonan paten

Permohonan luas graphene adalah harta karun teknologi crossover menegak. Ia boleh digunakan dalam bidang industri elektronik, maklumat dan industri komunikasi, industri tenaga, industri barangan pengguna, industri komposit polimer, industri kereta, industri farmaseutikal, Tunggu industri kimia.

Ia membuktikan bahawa penyelidikan graphene masih di peringkat awal, dan masih terdapat banyak ruang untuk pembangunan dan penggunaan GRM.