石墨烯纳米材料作为一种新型高效抗菌剂，对革兰氏阳性（金黄色葡萄球菌）和革兰氏阴性（大肠杆菌）等多种致病菌均有明显抑制作用^{[1, 2]}。结合其高比表面积、极大的热稳定性、特殊的物理化学性质、良好的电子传导性等优点，可以作为分散和负载各种抗菌材料的载体，如金属、金属氧化物、聚合物及其复合材料，通过发挥各组分之间协同作用，将抗菌效果发挥到最大作用^{[3, 4]}。作为一种广谱抗菌材料，石墨烯基抗菌材料目前主要应用于表面处理、水处理和生物医学等领域^[5]。

本文以石墨烯基抗菌材料技术相关专利为研究对象，通过梳全球专利申请情况。揭示该领域的技术研发和研究热点。为我国在该领域的研发攻关、产业化以及专利布局提供相应参考。

1 数据来源及检索方法

本文以incopat数据库为专利数据来源，以石墨烯基抗菌材料全球专利为数据分析对象，利用关键词构建检索式(TIABC=石墨烯 and ((TIABC=抗菌 or 防霉 or 灭菌 or 杀菌 or 抑菌 or antibacterial or antimicrobial or "anti-mildew" or "anti-mold" or sterilization or disinfection) or IPC=(A01P1/00 or C09D5/14 or A01N59/16 or A01P3/00 or A01N59/00))) not TIABC=(防腐 or 腐蚀 or anticorrosion or corrosion)，检索日期为 2023年5月3 日，对检索到的专利逐篇进行筛选，得到与技术主题相关的专利5529篇。由于专利公开期限滞后问题，2022年及2023年期间的部分已提交专利申请但还未公开的专利不在本次检索结果中。

2 全球专利申请状况分析

2.1 总体发展趋势分析

图1给出了石墨烯基抗菌材料技术相关专利件数的年度（基于专利申请年）变化趋势。从图1可以看出，石墨烯基抗菌材料技术相关专利最早出现在2004年，且在2016年以后开始快速增长。

2004 - 2010年处于缓慢发展期，专利申请量较少，年申请量都处于10件以下；2011 - 2016年开始缓慢增长，年申请量从15件达到563件，这段时期国内外在相关产业的技术研究也日益增加；2016年后处于快速增长期，年申请量都在600件以上，反映出国内外企业和科研机构在石墨烯抗菌材料技术研发和产业化布局的日趋活跃。

图1 全球石墨烯基抗菌材料技术专利申请数量的年度分布

(注：由于数据库收录滞后原因，2022年、2023年的数据会小于实际数据，下文同)

2.2 全球专利申请国家/地区分布

图2对石墨烯基抗菌材料专利的申请国（专利申请来源国）进行统计分析发现，中国处于技术申请国的首位，申请量4931件，占比89.18%；其次是韩国、美国和中国台湾地区，其申请专利件数分别为220、124和47件。

图2 石墨烯基抗菌材料技术专利申请来源国家/地区分布（单位：件）

图3对石墨烯基抗菌材料技术专利受理量居前5的国家/地区的受理量年度进行了统计。从图3中可以看出，美国是较早进入该技术领域的国家，其中韩国、美国和中国台湾地区申请量相对较少，增长缓慢，中国在2016年前后申请数量开始迅速增长，且受理的相关专利集中在近5年。另外通过WO途径申请的专利数量一直保持稳定，说明相关申请人都在积极进行国外布局。

图3 石墨烯基抗菌材料技术专利受理量居前5的国家/地区受理量年度分布

2.3 技术领域分布

从石墨烯基抗菌材料技术专利申请量居前10位专利技术领域（基于IPC小组）来看。石墨烯基抗菌材料技术专利主要集中在以下几个方向：（1）石墨烯用于制备复合材料，例如水凝胶、高分子母粒、塑料薄膜、包装材料、管材等，主要分类号包括：C08K3/04、C08K3/22、C08K13/06、A01N59/16等；（2）石墨烯用于制备纤维、无纺布、面料等，主要分类号包括：D01F1/10、D06M11/74等；（3）石墨烯用于抗菌涂料、涂层、石墨烯/金属抗菌复合材料等，主要分类号包括C09D5/14、A01N59/00、A01P1/00、C09D7/61等。

2.4 全球重要专利申请人

石墨烯基抗菌材料相关专利的受理国家/地区有中国、韩国、美国和世界知识产权组织等，专利申请机构则主要来自中国、韩国、美国和印度。佛山市高明区尚润盈科技有限公司、南通强生石墨烯科技有限公司、印度信实工业公司、韩国乐金集团等是石墨烯基抗菌材料相关专利的主要企业申请人；韩国延世大学、韩国Chung Ang大学、俄罗斯UNIV DERZHAVIN TAMBOV STATE、美国威廉马歇莱思大学、美国艾克森实验室有限公司等是石墨烯基抗菌材料相关专利的主要研发机构。见表1。

表1 石墨烯基抗菌材料技术专利全球主要专利申请人

2.5重要专利申请人专利布局分析

表2和表3展示了全球主要专利申请人的专利布局情况。可以看处，国内外申请人的专利布局主要集中在石墨烯/金属抗菌复合材料、高分子抗菌复合材料，包装材料、抗菌纤维，抗菌涂层、药物载体等等领域。

另外，上述美国、日本和印度的申请人对于自主开发的技术保护意识很强，比较注重通过PCT途径在全球进行专利布局，并围绕核心技术进行多方面的外围专利布局；而我国、韩国和俄罗斯在石墨烯基抗菌材料领域排名前列的申请人均以国内申请为主，缺乏完善的海外布局。

表2 石墨烯基抗菌材料中国主要专利申请人专利保护策略

表3 石墨烯基抗菌材料国外主要专利申请人专利保护策略

4 研究结论

石墨烯基抗菌材料技术具有广阔的应用前景。通过分析得出如下趋势：（1）石墨烯基抗菌材料的全球相关专利申请量在2004 - 2010年处于缓慢发展期，2011 - 2016年处于快速发展期，2016年后处于快速增长期；（2）石墨烯基抗菌材料技术专利申请主要集中在：①水凝胶、高分子母粒、塑料薄膜、包装材料等高分子复合材料；②应用于抗菌纤维、无纺布、面料等，③应用于抗菌涂料、涂层、石墨烯/金属抗菌复合材料等；（3）从专利布局的集中度看，申请机构主要来自中国、韩国、美国和印度。国内申请人数量和申请量占比都较高，国外单个机构的专利申请量不大，集中度相对较低，目前石墨烯/金属抗菌复合材料、高分子抗菌复合材料，包装材料、抗菌纤维、面料，抗菌涂层等技术开发是国内外申请人的布局重点。

综合分析，我国近年来石墨烯基抗菌材料技术发展迅速，申请有大量相关专利，但在国外专利布局非常薄弱，具有潜在风险。石墨烯基抗菌材料技术目前正值产业化大的推进阶段，未来应加强抗菌机制研究，持续优化制备工艺，推动产业化进一步发展。另外我国需加强核心专利的申请及外围布局，同时推动国外的专利布局。

参考文献

[1]HuW,PengC,LuoW,etal.Graphene-BasedAntibacterialPaper[J].ACSNano,2010, 4(7):4317-4323.

[2] Romero-Vargas Castrillón S, Perreault F, De Faria A F, et al. Interaction of graphene oxide with bacterial cell membranes: insights from force spectroscopy[J]. Environmental Science & Technology Letters, 2015, 2(4):112-117.

[3]Xie X,Mao C,Liu X,et al. Tuning the Bandgap of Photo-Sensitive Polydopamine/Ag3PO4/Graphene Oxide Coating for Rapid, Noninvasive DisinfectionofImplants[J].ACSCentralScience,2018,4(6):724-738.

[4]李阳,封严.石墨烯基新型抗菌材料的研究进[J]. 纺织学报,2023,44(4):230-237.

[5]卜聃琳.高分子改性氧化石墨烯及其水凝胶复合材料的制备和抗菌性能研究[D].长春：长春工业大学，2021.(5-8)