石墨烯改性纤维全球技术及产业化现状分析

（济南圣泉集团股份有限公司，山东济南250204）

［摘要］专利承载着全世界最前沿的技术信息，根据统计显示，全世界90%～95%的最新技术动态以专利的形式公之于众。无论是对高校、科研院所甚至企业单位而言，专利是专利申请人或专利权人唯一不得不向公众透露关键信息的方式，即以公开换保护。及时了解和掌握全球石墨烯应用专利申请状况，有利于推动石墨烯产业进步，促进成果转化，推进技术创新，为我国石墨烯产业发展提供参考。

［关键词］石墨烯；专利；分析；技术；应用

［DOI］10．13939/j．cnki．zgsc．2017．29．030

［作者简介］刘顶（1987—），男，山东济南人，研发工程师及专利代理人，石墨烯等新型炭材料研究及专利布局情报搜集；张金柱（1955—），男，山东东阿人，高级工程师，研究方向：生物质综合利用及石墨烯宏量制备技术、石墨烯在聚合物中的分散技术、石墨烯在纺织领域的产业化应用、石墨烯远红外及抗菌机理。

石墨烯是一种新型碳材料，拉伸强度（130GPa），最高的杨氏模量（1TPa），并且有最高的载流子迁移率（15000cm2·V-1·S-1）和最快传热速度（导热系数5000W·m-1·K-1），为单层碳原子堆积成的二维蜂窝状晶体结构，石墨烯在电学、热学、力学、光学等方面有诸多优良性能，其理论应用领域广泛。从2004年石墨烯被发现至2010年获得诺贝尔奖期间经历了萌芽期，2010年至2015年是石墨烯理论研究及制备研究爆发式发展阶段，再好的技术和材料不能产业化应用都是昙花一现，因此2016年是石墨烯应用元年，无论是高校、科研院所，还是企业单位都进入了石墨烯应用研究及产业化阶段。

石墨烯各方面理论数据虽好，但难以应用，找到一个好的应用方向，是非常可贵的。济南圣泉集团股份有限公司通过研究发现，利用石墨烯改性的纺织纤维具有抗菌、抗螨虫、低温远红外发热等功能，后期通过与黑龙江大学、青岛大学、东华大学联合研发，成功将石墨烯改性纤维应用于各类服装及床上用品，并实现了商业化运作。

1 全球石墨烯改性纤维专利

1．1全球石墨烯改性纤维专利申请量态势分析

人类利用纤维的历史比较悠久了，从1848年粘胶纤维被J．默塞发现之后，各种人造纤维陆续登上人类历史的舞台。随着技术的不断改进，各种特种纤维也相继出现。

从图1中可以看出，2005年开始，研发人员开始尝试着将石墨烯应用到纺织行业中，但是直到2009年5年间一共申请专利20项，年平均4项的申请量，该技术处于萌芽期，发展非常缓慢，前景不被研发人员看好。2010年之后，该领域的专利申请量开始逐年大幅度地增加，越来越多的研发团队进入该技术领域。主要的原因在于2004年，英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆（Andre Geim）和克斯特亚·诺沃消洛夫（Konstantin Novoselov）发现了石墨烯，大家对这一新的物质开始探索性地应用，但在2010年两位科学家获得诺贝尔物理学奖之后，大家对石墨烯在各领域的应用研究出现了空前的热情。

2012年之前，由于石墨烯自身的特性，可纺性差，价格昂贵，一直限制其传统纺纱和织造领域的应用，石墨烯可纺纤维的研究一直存在着瓶颈。在2012年高超团队申请了系列聚合物接枝的石墨烯纤维，实现了石墨烯宏观纤维的可纺性，但是与传统纺织行业的纤维还存在着很大的差异。中国专利CN103046151A公开日为2013年4月17日，公开了一种石墨烯共混再生纤维素纤维及其制备方法，该方法与技术制备的系列石墨烯复合纤维产品力学性能优异、导热耐热，研发的石墨烯／再生纤维素复合纤维2013年通过山东省科技厅成果鉴定，该产品的制备方法属国际首创，整体技术达到国际先进水平，开创了石墨烯应用于传统纺织行业的先河，目前该技术在济南圣泉集团股份有限公司得到应用转化。

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