石墨烯一直备受推崇，被誉为一种神奇的材料，现代化学的超级英雄。 人们对石墨烯的热忱源自于其独特的性质。 石墨烯只有一个原子的厚度，轻巧、灵活，但硬度比钢还强 200 多倍，具有有效的导电和导热性能。 石墨烯还能形成完美的防渗屏障，就连氦原子也无法渗透。
这种性能特征能让石墨烯复合材料在各类高要求的应用中产生有趣的效果，包括复合材料、随身电子设备、传感器、半导体，甚至医疗设备。 在所有已知的材料中，石墨烯的比表面积最大，因此在电池和太阳能电池等尺寸和重量属于关键限制因素的应用中石墨烯具有很高的价值。
自 2004 年首次分离出石墨烯以来，全球的科研人员争先恐后开发首批石墨烯商业应用，以开发其最大的潜力。 CAS 和中国科学院国家科学图书馆此前联合发表的白皮书中指出，过去二十年的数据显示整个领域的创新模式精彩异常。 在这里我们将从研究和商务的角度更新对整个布局的综合评述。
石墨烯研究的布局是如何演化的？
从对 2010 年以来一系列石墨烯相关研究出版物研究可得出几个趋势。首先，整体上的研究成果已大幅增长。 在此期间研究成果增加了 4 倍，体现出全球兴趣暴涨，而石墨烯商业化竞争的激烈程度也显露无疑。
按照国家划分这些成果，能够发现更多详细的趋势。 发表的研究结果仅来自五个主要国家：中国、美国、韩国、日本和印度。 将数据和这些国家个体剥离能够突显出该领域领导地位的演化过程。 例如，美国和日本在 2010 年以前崛起，成为了早期基本研究引领者，而此后两国的产量基本保持稳定。
但是当时韩国和中国加入研究队伍促进了研究的快速发展，这种发展甚至延续至今。 现阶段，中国占据着石墨烯知识产权领域的领先地位，在自 2010 年以来的全部专利申请中占 60% 以上。这种井喷式的成果产出对于更晚加入石墨烯竞争的国家/地区来说尤为明显。
印度的成果增长也令人瞩目。 进入市场后的五年内，印度的石墨烯相关论文总数成功超过日本。 这种趋势可能代表着未来的领导地位，也反映了新兴市场崛起的整体趋势，在专业领域与更多根基深固的国家展开创新竞争。
谁赢得了石墨烯竞争的胜利？
2016 年全球石墨烯市场估值 3200 万美元，预计 2022 年将超过 2 亿美元（锡安市场研究公司 (Zion Market Research))，5 年内复合年均增长率高达约 35.0%！ 但是，究竟谁将赢得石墨烯竞争的胜利还有待观察。
如果完全从研究成果产量的角度来衡量进展，目前中国占据全球石墨烯领域的主导地位。但是，从基本趋势来看，我们会发现重要的信息。中国大部分专利都归大学所有，并且仅仅在中国提交申请。相反，其他国家/地区的石墨烯相关专利申请，如德国、美国、韩国和日本，虽然数量不及，但是正在循着正常的轨迹扩展到其他全球关键市场，从而让它们更有可能成功将其各项创新成果实现商品化。
尽管研究硕果累累，期望很高，但也存在一系列障碍阻碍创新者完全开发该材料的可能性。主要的挑战在于开发满足关键应用质量要求的成本节约型大规模生产方法。 过去几年与石墨烯的制备和处理相关的专利活动不断增长，足以证明对这一挑战的重视。 石墨烯也面临其他新兴碳技术的竞争，如纳米管和石墨，而且这些碳技术实现广泛应用的商业可行性可能更高。
总而言之，各个行业的科研人员和战略制定者依然对石墨烯保有浓厚的兴趣。但是，最初显露的光明前景已经因为商品化方面的挑战而稍显暗淡。 重大的突破能为知识产权和应用带来新一轮的井喷，为各个行业部门带来突破性的影响，因此石墨烯制备和生产方法相关领域的严密监督能够得到保障。
您是否需要更密切地掌握石墨烯或其他能够对您的工作产生重要影响的新兴技术领域的发展？ 了解 CAS 可以提供哪些帮助。