石墨烯領(lǐng)域研究論文與高水平研究論文對(duì)比分析

鄭佳

2004年，英國曼徹斯特大學(xué)的2位教授，安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖羅夫采用撕裂的方法得到只有一個(gè)碳原子厚度的石墨烯材料，由此引發(fā)了全球?qū)W術(shù)界對(duì)于石墨烯這種世界上最薄的材料的研究熱潮。在這種情況下，全球石墨烯領(lǐng)域研究論文數(shù)量勢(shì)必呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，但是在數(shù)量急速攀升的同時(shí)，研究的質(zhì)量和影響力究竟如何呢？本文就將從論文和高水平論文角度出發(fā)揭示全球石墨烯基礎(chǔ)研究的發(fā)展現(xiàn)狀。論文和高水平論文數(shù)據(jù)均來自Web of Science數(shù)據(jù)庫，其中高水平論文來自ESI高水平論文數(shù)據(jù)庫。

一、論文數(shù)量飛速發(fā)展，但高水平論文比率卻逐年下滑

如圖1所示，全球石墨烯研究論文數(shù)量從2007年開始，呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)。從2007年的809篇，到2015年的21 701篇，論文數(shù)量增長了25倍之多。論文數(shù)量快速發(fā)展的背后，是2004年以來全球范圍內(nèi)掀起的石墨烯研究的熱潮。伴隨著論文整體數(shù)量的不斷攀升，高水平論文數(shù)量也逐年增加。如圖2所示，石墨烯高水平論文數(shù)量從2007年的123篇，上升到2015年的792篇，論文數(shù)量增長了5倍多。但是，高水平論文占整體論文數(shù)量的比率卻呈現(xiàn)直線下滑的趨勢(shì)，從2007年的15.20%下降到2015年的3.65%，如圖3所示。

ESI高水平論文包括ESI高被引論文和和ESI熱點(diǎn)論文。ESI高被引論文是該領(lǐng)域過去10年所有SCI收錄論文中，引用次數(shù)排在前1%的論文。而ESI熱點(diǎn)論文是前0.1%。無論是ESI高被引論文還是ESI熱點(diǎn)論文都是根據(jù)論文被引次數(shù)來定義的，因此ESI高水平論文數(shù)量會(huì)受到發(fā)表時(shí)間的影響。發(fā)表時(shí)間越短的論文，被引次數(shù)通常少于發(fā)表時(shí)間長的論文。所以隨著時(shí)間的推演，高水平論文占整體論文數(shù)量的比率會(huì)有下降趨勢(shì)。但是石墨烯領(lǐng)域高水平論文占整體論文數(shù)量的比率下降非常嚴(yán)重，表明在論文數(shù)量飛速增長的同時(shí)，論文質(zhì)量并沒有得到顯著的提高。當(dāng)前全球?qū)W術(shù)界對(duì)于石墨烯的研究熱情主要體現(xiàn)在數(shù)量的增長上，而非質(zhì)量的增長上。

二、中國論文數(shù)量最多，新加坡高水平論文比例最高

如圖4所示，全球石墨烯研究領(lǐng)域，論文數(shù)量最多的國家是中國，其次是美國、韓國、日本和印度。其中，中國論文數(shù)量是36 910篇，占據(jù)全球石墨烯研究論文總量的40.03%，遙遙領(lǐng)先。美國、韓國、日本和印度的論文數(shù)量依次是18 312、7 494、5 060和4 828篇，分別占據(jù)全球石墨烯研究論文總量的19.86%、8.13%、5.49%和5.24%。而從圖5可以看出，高水平論文數(shù)量排名第1、第2的依舊是中國和美國，高水平論文數(shù)量分別是2 088篇和1 685篇，分別占據(jù)全球石墨烯研究高水平論文總量的43.81%和 35.36%。在論文數(shù)量上，中國所占比例明顯高于排名第2的美國。而高水平論文數(shù)量上，中美2國所占比例差距明顯縮小，這說明美國的高水平論文方面的表現(xiàn)要明顯好于中國。

值得一提的是新加坡石墨烯論文數(shù)量是3 018篇，排名第8，占據(jù)全球石墨烯論文總量的3.34%。而新加坡石墨烯高水平論文數(shù)量卻超過韓國，排名第3，數(shù)量是382篇，占據(jù)全球石墨烯研究高水平論文總量的8.02%。從圖6中不難看出，新加坡石墨烯高水平論文在本國石墨烯論文總量中所占比例超過12%，明顯高于論文數(shù)量較多的中國、美國和韓國。中美韓3國，石墨烯高水平論文在本國石墨烯論文總量中所占比例分別為5.66%，9.20%和4.62%。由此可見，新加坡在石墨烯研究領(lǐng)域具有較高的水平和影響力。

三、中美新3國科研機(jī)構(gòu)在論文數(shù)量和質(zhì)量上均表現(xiàn)突出

如圖7-8所示，全球石墨烯研究論文數(shù)量和高水平論文數(shù)量排名靠前的科研機(jī)構(gòu)主要來自中國、美國和新加坡。其中，中國科學(xué)院、美國能源部和美國加州大學(xué)圣迭戈分校，無論是石墨烯整體論文數(shù)量還是高水平論文數(shù)量，均名列全球前3。同時(shí)在石墨烯整體論文數(shù)量和高水平論文數(shù)量上均表現(xiàn)突出的還有新加坡南洋理工大學(xué)、新加坡國立大學(xué)和中國清華大學(xué)。如圖9所示，中美新這6家科研機(jī)構(gòu)的高水平論文數(shù)量在各自論文總量中所占的比例均超過10%。無論在研究論文的數(shù)量上，還是在研究論文的影響力上，它們都處于全球領(lǐng)先地位。

全球范圍內(nèi)，石墨烯研究論文數(shù)量較多的機(jī)構(gòu)還有法國國家科研中心、俄羅斯科學(xué)院、中國的北京大學(xué)和中國科技大學(xué)。但這4家機(jī)構(gòu)的論文影響力還有待提升。石墨烯研究論文數(shù)量不多，但影響力較高的科研機(jī)構(gòu)主要來自美國，它們是美國德州大學(xué)奧斯汀分校、美國麻省理工學(xué)院和美國加州大學(xué)伯克利分校。此外德國馬克思·普朗克學(xué)會(huì)的論文影響力也比較高。由此可見，在美國和德國，一些頂尖科研院所，雖然論文數(shù)量不多，但質(zhì)量和影響力依然很高。

四、化學(xué)、材料和物理領(lǐng)域論文數(shù)量多，工程和能源領(lǐng)域高水平論文比例高

如圖10所示，全球石墨烯研究論文主要分布在化學(xué)、物理學(xué)、材料科學(xué)、工程以及能源等領(lǐng)域。其中化學(xué)、物理學(xué)、材料科學(xué)的論文數(shù)量較多，分別是42 271篇、37 821篇和35 070篇，分別占據(jù)全球石墨烯研究論文總量的28%、25%和23%。這3個(gè)研究領(lǐng)域的論文數(shù)量之和超過論文總量的3/4，可以說全球石墨烯基礎(chǔ)研究主要集中在化學(xué)、物理學(xué)和材料科學(xué)這3個(gè)領(lǐng)域。

全球石墨烯高水平研究論文的研究方向分布情況與整體論文情況相似，如圖11所示。高水平研究論文也是主要分布在化學(xué)、物理學(xué)、材料科學(xué)、工程以及能源等領(lǐng)域。其中仍是化學(xué)、材料科學(xué)、物理學(xué)的論文數(shù)量較多，三者之和超過高水平論文總量的60%。不同的是，材料科學(xué)的論文數(shù)量少于物理學(xué)領(lǐng)域，而高水平論文數(shù)量卻高于物理學(xué)領(lǐng)域，說明材料科學(xué)領(lǐng)域高水平論文所占比例要好于物理學(xué)領(lǐng)域。

圖12詳細(xì)比較了不同研究方向高水平論文所占比例情況。不難看出，化學(xué)、材料科學(xué)、物理學(xué)作為論文產(chǎn)出較多的3個(gè)研究方向，其高水平論文所占比例并不高，分別是8.69%、8.94%和8.04%，均沒有超過10%。而工程和能源領(lǐng)域，雖然論文整理數(shù)量不多，但高水平論文所占比例明顯高于其他領(lǐng)域，分別是26.32%和16.71%。由此可見，工程和能源領(lǐng)域的石墨烯基礎(chǔ)研究受到較多關(guān)注，可能由于這些領(lǐng)域的研究與實(shí)際應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)系更為密切與直接。

五、結(jié)語

綜上，在全球石墨烯研發(fā)熱潮下，論文數(shù)量和高水平論文數(shù)量都得到了飛速發(fā)展。其中中國、美國和新加坡表現(xiàn)最為突出。無論是論文數(shù)量還是高水平論文數(shù)量，中美2國均處在全球領(lǐng)先地位。從研究方向來看，化學(xué)、材料科學(xué)、物理學(xué)作為論文產(chǎn)出較多的研究方向，其高水平論文并不多，而工程和能源領(lǐng)域因其與實(shí)際應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)系更為密切，高水平論文所占比例明顯高于其他領(lǐng)域。

需要特別指出的是，隨著論文數(shù)量的不斷攀升，高水平論文所占比例卻呈現(xiàn)逐年下滑的趨勢(shì)。中國雖然擁有最多的論文數(shù)量，也擁有最多的高水平論文數(shù)量，但其高水平論文所占比例明顯遜色于美國、新加坡等國。因此，如何在數(shù)量增長的同時(shí)切實(shí)提高研究的質(zhì)量和影響力，依舊是擺在中國學(xué)術(shù)界面前的重要課題。