未來競爭僅一層石墨烯之隔

石墨烯是最近幾年才發現的炭材料新成員，其完美的二維結構和許多奇特的性質，引起了科學家和各硬件廠商的極大興趣。

石墨烯所蘊含的無限潛力，使得三星、蘋果和谷歌等公司開始積累各種與之相關的專利，準備展開一場戰略層面的知識產權競賽，以圖在下一代智能設備，即所謂的可穿戴計算設備市場競爭上戰勝對手。

三星公司4月29日發布的第一季度收益顯示，它的Galaxy設備需求遠超出分析師的預期，并在4月份已經在125個國家出售Gear 2 和Gear 2 Neo 智能手表。

谷歌于2012年開始谷歌智能眼鏡的原型設計，并于今年4月份舉辦了一天的閃銷會，使得消費者能夠以1500美金的價格購買谷歌眼鏡。

據稱蘋果也在準備推出類似手表的可穿戴設備iWatch。

石墨烯可以被用于三個產品種類，手機、記憶芯片和TV電視。而在全球消費電子產品市場份額上，谷歌、蘋果、三星瞄準的恰好是這三類產品，也許未來的消費電子產品市場劃分，僅為一層石墨烯之隔。

柔性顯示讓三星在石墨烯上更著急

石墨烯是碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的碳質材料，是已知材料中最薄的一種，質地非常牢固堅硬；石墨烯的導電能力比硅快100倍，它的導電性能像銅一樣優秀，可以大幅提升半導體的速度，對大電流密度的耐受性又比銅好；石墨烯的導熱性能比已知的任何材料都要出色；石墨烯很透明，垂直入射的可見光只有很小一部分(2.3%)會被石墨烯吸收，而絕大部分的光都會透過去；石墨烯又很致密，連氦原子(最小的氣體分子)也不能穿過去。

這些源于量子力學的神奇電學、光學特性，決定了石墨烯材料非常牢固和靈活，對于柔性智能手表及可折疊成智能手機的平板電腦等未來的電子設備來說，是制造可彎曲觸摸顯示屏的理想材料，因此掌握了石墨烯的開發技術就有可能成為公司未來在電子設備市場發展的關鍵。

三星期待能更快速地找到石墨烯的商用合成技術，未來可裝備在可穿戴設備及下一代電子設備的柔性屏幕上，使自己在市場競爭中占據主動地位。

據手機報了解到的信息，三星發布的石墨烯專利，已遠超過其他競爭對手。根據美國專利商標局(U.S. Patent and Trademark Office)的數據顯示，三星在美國擁有38項專利以及至少17個在發明簡介中使用了單詞“石墨烯”。 三星在這場石墨烯的知識產權競賽中，暫時處于領先地位。

蘋果目前已擁有至少兩項與石墨烯相關的技術。

谷歌、IBM、富士康等公司均已注冊了石墨烯專利。

石墨烯產業化艱難

盡管石墨烯的研發如火如荼，在學術界、企業界和資本市場備受追捧，但目前制備石墨烯的技術工藝還不成熟，沒有達到一致性的品質，而且成品面積都非常小，不能適應工業化應用。

旭日移動終端產業研究所認為各國在石墨烯材料上，都還處在研發階段，僅止步于專利布局，產業鏈并沒有形成，對石墨烯最大的需求仍然是各大院校及科研機構的研究應用。如何大規模制備高質量、大尺寸、低成本的石墨烯是產業化亟待解決的問題。

三星曾于2010年6月宣布與韓國成均館大學（Sungkyunkwan University）的研究人員，利用化學氣相沉積的方法獲得了對角長度為30英寸的石墨烯，并成功將其轉移到188微米厚的聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，簡稱PET)薄膜上，這一消息令全球震驚，因為實現數十厘米對角線大小的石墨烯片一直是人們的夢想。

然而由于純凈石墨烯的載流子遷移率較高，但同時載流子密度卻非常小，因此由兩者乘積所決定的導電率未必較高。為解決這一問題，需要摻入提供電子和孔洞的雜質，也就是說需要進行摻雜加工。 成均館大學和三星等開發出的巨大石墨烯片由于最初的摻雜物（Dopant）隨著時間的流逝會逐漸消失等，因此導電率的不穩定，不能使用在最終的商品上。

各方的進度

大陸目前在石墨烯研究方面，研究群體很大、研究成果也很多，浙江大學、清華大學、北京大學、中國科學院金屬研究所、中國科學院寧波材料技術與工程研究所、上海交通大學、東南大學、天津大學等高校及科研機構在石墨烯的制備及應用領域申請了眾多專利。據手機報了解，國內機構共申請石墨烯相關的發明專利超過3000項，其中400多項已經獲得國家知識產權局的專利授權，在與石墨烯相關的研究論文方面已經超過美國，躍居世界第一。

但是這些專利和論文，主要都集中在石墨烯的制備和石墨烯應用領域，大都是在采用他人成熟的方法基礎上微創新，突出性、原創性成果很少。此外還有一個問題就是，我國石墨烯產業應用相對薄弱，僅在導電膜上打轉，在石墨烯的生物、量子性能應用等方面沒有進展與突破。

2013年10月，歐洲委員會宣布將為長達10年的石墨烯研究和發展提供10億美金的初始資金。三星尖端技術研究所于4月4日表示他們在成均館大學的科學家合作后，已經研發出將這種材料在芯片里的應用商業化的方法。

在通道層采用石墨烯的高速晶體管開發方面最積極的企業之一是美國IBM公司。該公司曾于2008年開發出了第一個石墨烯晶體管，并在2010年12月的國際學會“IEDM 2010”上發布了柵長240nm、截止頻率為230GHz的石墨烯FET等，在相關研發活動中一直位于領先地位。

在用于觸摸面板的石墨烯開發方面，日本產業技術綜合研究所也正在試制A4尺寸大小的石墨烯片和觸摸面板。其最大優點在于與成均館大學的方法相比能夠在較低溫度下制備出石墨烯片，能夠采用卷對卷方式進行包括CVD在內的全部工序。

另外，富士通研究所、NTT物性科學基礎研究所和美國波音公司（Boing）與美國通用公司的共同研究機構美國休斯研究所（HRL Laboratories, LLC）等眾多研究機構和企業也都紛紛加入了開發競爭的行列。

除了采用純石墨烯外，意在擁有控制帶隙和導電率等其他特定功能而制作的石墨烯“親戚”也在迅速增多。許多物質已經有了新名稱。具體有使石墨烯氧化生成的“氧化石墨烯”、在石墨烯（Graphene）中添加氫使之變成像碳化氫一樣的“Graphane”。添加了氟的“氟化石墨烯（Fluoro Graphene）”或“GraFane”目前已經被美國杜邦公司（Dupont）制成了氟化碳樹脂“Teflon（特富龍）”的2維薄片。

生物安全性沒有定論

盡管石墨烯在市場上具有無限潛力，但在其生物安全性問題上，尤其是體外細胞毒性上知之甚少，各研究機構在石墨烯和石墨烯衍生物材料到底對細胞有沒有毒性作用上，意見不一。石墨烯及其生物效應和安全性數據目前還很缺乏，對其可能存在的健康和環境風險尚不清楚，需要在分子、細胞以及整體動物層次上，繼續深入研究石墨烯及其衍生物與生物體系的相互作用機制。

所以，當韓國首爾國立大學的洪秉熙（Hong Byung Hee）教授表示正在發明大規模制造基于石墨烯的顯示屏的專利時，三星拒絕就對洪教授的專利是否感興趣做出評論，蘋果發言人克里斯汀·霍格特(Kristin Huguet)以及谷歌發言人馬特·卡爾曼(Matt Kallman)也都拒絕對此做出回應?；舾裉剡€拒絕透露蘋果公司有關石墨烯研究的細節。這些公司的態度，除了害怕卷入沒辦法量產穩定產品的判斷失誤外，更怕沾染上使用沒有安全認證材料的風險之中。至少，石墨烯如果用在與健康、醫療產品相關的可穿戴設備產品上，美國食品和藥物管理局的FDA認證這一關不得不過。