在全球技術(shù)創(chuàng)新和科技突破的過(guò)程中，材料的研發(fā)始終是至關(guān)重要的。通過(guò)過(guò)去幾十年的努力，中國(guó)已經(jīng)成為了名副其實(shí)的材料大國(guó)，材料領(lǐng)域論文發(fā)文數(shù)量全球第一，高被引論文數(shù)量位居世界前列，材料領(lǐng)域的專(zhuān)利數(shù)量位居世界第一，材料研究隊(duì)伍規(guī)模也列世界首位。在這一過(guò)程中，中國(guó)涌現(xiàn)了非常多的材料學(xué)者引領(lǐng)著不同領(lǐng)域的發(fā)展，他們所發(fā)表的一些研究工作也成為了研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)。下面我們就來(lái)盤(pán)點(diǎn)近十年中國(guó)學(xué)者材料科學(xué)領(lǐng)域被引用次數(shù)前十的論文。（注：本文統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)通過(guò)Web of Science 檢索，出版年為2010年到2021年， 國(guó)家/地區(qū)為CHINA，Web of Science分類(lèi)為MATERIALS SCIENCE MULTIDISCIPLINARY）

發(fā)文分析

發(fā)文量方面，近十年中國(guó)材料領(lǐng)域發(fā)文量存在波動(dòng)，自2010年到2012年中國(guó)材料領(lǐng)域發(fā)文量一直在穩(wěn)步提升，隨后2013年到2015年有所下降，自2016年又開(kāi)始上漲，2020年相比2019年略有下降，看來(lái)疫情對(duì)材料領(lǐng)域科研工作者產(chǎn)生了一定影響。總體看來(lái)，這十年中國(guó)材料領(lǐng)域發(fā)文量增加了近兩倍，高被引論文數(shù)從2010年的198篇提高到了2020年的716篇，可以說(shuō)在質(zhì)和量上都實(shí)現(xiàn)了飛躍。

發(fā)文機(jī)構(gòu)方面，中科院發(fā)文量遙遙領(lǐng)先，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)、清華大學(xué)、哈工大、北京科技大學(xué)緊隨其后，上海交大、浙江大學(xué)、中科大、中南大學(xué)和吉林大學(xué)發(fā)文量接近。 

來(lái)源出版物方面，近十年中國(guó)材料領(lǐng)域發(fā)文量排名前三的期刊是Advanced Materials Research、Applied Mechanics and Materials和Journal of Alloys and Compounds。而Advanced Materials Research和Journal of Alloys and Compounds也同樣位列21世紀(jì)材料發(fā)文量排名前三。

1.復(fù)旦大學(xué)張遠(yuǎn)波教授&中科大陳仙輝院士Nat. Nanotech.：黑磷場(chǎng)效應(yīng)晶體管 （被引4,687次）

隨著石墨烯的發(fā)現(xiàn)，二維晶體已經(jīng)成為一類(lèi)可能會(huì)影響未來(lái)電子技術(shù)的材料。然而石墨烯的電子結(jié)構(gòu)中不具備能隙，限制了其更廣泛的應(yīng)用。尋找可替代石墨烯的其他二維材料成為了研究者面臨的挑戰(zhàn)。在實(shí)驗(yàn)上識(shí)別和表征新型二維功能材料非常具有挑戰(zhàn)性，但也可能會(huì)有所收獲。有鑒于此，復(fù)旦大學(xué)張遠(yuǎn)波教授&中科大陳仙輝院士等人成功制備了基于少層二維黑磷單晶的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所制備的黑磷晶體厚度低至幾納米。在室溫下，當(dāng)黑磷厚度小于7.5 nm時(shí)，可以獲得可靠的晶體管性能，其漏電流調(diào)制幅度在105量級(jí)上，I-V特性曲線具有良好的電流飽和度。 作者還發(fā)現(xiàn)晶體管的電荷載流子遷移率與厚度有關(guān)，當(dāng)二維黑磷材料厚度在10nm時(shí)，其最高的遷移率值可達(dá)~1,000 cm2·V-1·s-1。這些結(jié)果表明了二維黑磷晶體作為納米電子器件中新型二維材料的潛力。

Black phosphorus field-effect transistors. Nat. Nanotech. 9, 372–377 （2014）。

https://doi.org/10.1038/nnano.2014.35

2.中科院金屬研究所成會(huì)明院士Adv. Mater.：用于能源存儲(chǔ)的先進(jìn)材料（被引3,246次）

便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)車(chē)輛在世界范圍內(nèi)的普及刺激了諸如電池和超級(jí)電容器之類(lèi)的能量存儲(chǔ)設(shè)備向更高功率密度和能量密度的發(fā)展，而這在很大程度上取決于這些設(shè)備中所使用的新材料的發(fā)展。此外，儲(chǔ)能材料在高效，清潔和多用途能源的使用中起著關(guān)鍵作用，對(duì)于開(kāi)發(fā)可再生能源至關(guān)重要。因此，儲(chǔ)能材料涵蓋廣泛，并且從研發(fā)到工業(yè)化一直受到關(guān)注。有鑒于此，中科院金屬研究所成會(huì)明院士等人在這篇綜述文章中首先對(duì)幾種典型的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)進(jìn)行了概述，包括熱能，機(jī)械能，電磁能，氫能和電化學(xué)能存儲(chǔ)。然后詳細(xì)介紹了用于車(chē)載應(yīng)用的高性能儲(chǔ)氫材料以及用于鋰離子電池和超級(jí)電容器的電化學(xué)儲(chǔ)能材料的現(xiàn)狀。討論了開(kāi)發(fā)這些先進(jìn)儲(chǔ)能材料的策略，包括納米結(jié)構(gòu)化，納微結(jié)合，雜化，孔結(jié)構(gòu)調(diào)控，構(gòu)型設(shè)計(jì)，表面改性和成分優(yōu)化。最后，作者重點(diǎn)介紹了先進(jìn)儲(chǔ)能材料的發(fā)展趨勢(shì)和前景。

Advanced Materials for Energy Storage. Adv. Mater. 22, 28–62 （2010）。

https://doi.org/10.1002/adma.200903328

3.溫州醫(yī)科大學(xué)劉勇教授&北京理工大學(xué)曲良體教授&斯西儲(chǔ)大學(xué)戴黎明教授ACS Nano：氮摻雜石墨烯作為燃料電池中氧還原過(guò)程的高效無(wú)金屬電催化劑（被引3,035次）

石墨烯的發(fā)現(xiàn)開(kāi)創(chuàng)了二維基礎(chǔ)科學(xué)和潛在技術(shù)的新時(shí)代。石墨烯在結(jié)構(gòu)和性能上與碳納米管有很多相似之處，包括高縱橫比，大比表面，豐富的電子態(tài)和良好的機(jī)械性能，并且在許多領(lǐng)域，具有二維結(jié)構(gòu)的單原子層石墨烯優(yōu)于碳納米管，將進(jìn)一步促進(jìn)電子傳輸，因此是更有效的電極材料。關(guān)于碳納米管及其氮摻雜碳納米管的研究已有報(bào)道，但通過(guò)化學(xué)氣相沉積大規(guī)模制備石墨烯片只是最近的發(fā)展。近期，研究者們已經(jīng)嘗試將雜原子（例如，氮）引入石墨烯片中以調(diào)節(jié)其電子性能。 然而，將氮摻雜石墨烯片用作燃料電池中ORR過(guò)程催化劑的可能性尚待驗(yàn)證。有鑒于此，溫州醫(yī)科大學(xué)劉勇教授&北京理工大學(xué)曲良體教授&斯西儲(chǔ)大學(xué)戴黎明教授等人報(bào)道了一種通過(guò)甲烷化學(xué)氣相沉積法在氨存在的情況下合成氮摻雜石墨烯的方法。 結(jié)果證明，所制備的氮摻雜石墨烯可作為無(wú)金屬的電極，在堿性燃料電池四電子途徑氧還原過(guò)程中具有比鉑更好的電催化活性，長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性和交叉效應(yīng)耐受性。這是關(guān)于使用石墨烯及其衍生物作為無(wú)金屬氧還原催化劑的首次報(bào)告。氮摻雜對(duì)氧還原反應(yīng)的重要作用可以應(yīng)用于各種碳材料，以開(kāi)發(fā)用于燃料電池的其他無(wú)金屬高效氧還原催化劑，甚至應(yīng)用于可用于燃料電池以外的新催化材料。

Nitrogen-Doped Graphene as Efficient Metal-Free Electrocatalyst for Oxygen Reduction in Fuel Cells. ACS Nano 4, 1321–1326 （2010）。 https://doi.org/10.1021/nn901850u

4.中科院金屬研究所成會(huì)明院士Carbon：氧化石墨烯的還原（被引2,945次）

石墨烯以其優(yōu)異的機(jī)械、電、熱和光學(xué)性能吸引了研究者極大的興趣。石墨烯可以通過(guò)對(duì)高度有序的熱解石墨進(jìn)行微機(jī)械剝落、外延生長(zhǎng)、化學(xué)氣相沉積以及氧化石墨烯的還原來(lái)生產(chǎn)。前三種方法可以生產(chǎn)具有相對(duì)完善的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性能的石墨烯，而相比之下，氧化石墨烯 （GO）具有兩個(gè)重要特性。首先，可以使用廉價(jià)的石墨為原料，通過(guò)低成本的化學(xué)方法生產(chǎn)高產(chǎn)率的GO。其次，GO是高度親水的，并且可以通過(guò)簡(jiǎn)單和廉價(jià)的溶液方法形成穩(wěn)定的水性膠體，以促進(jìn)宏觀結(jié)構(gòu)的組裝，這對(duì)于石墨烯的大規(guī)模使用都是重要的。GO的研究和應(yīng)用中的一個(gè)關(guān)鍵主題是還原，它部分恢復(fù)了石墨烯的結(jié)構(gòu)和性能。不同的還原過(guò)程會(huì)導(dǎo)致還原氧化石墨烯（rGO）的特性不同，進(jìn)而影響由rGO組成的材料或設(shè)備的最終性能。有鑒于此，中科院金屬研究所成會(huì)明院士等人綜述了氧化石墨烯還原的報(bào)道，主要包括GO的制備及特性、確定還原效果的標(biāo)準(zhǔn)、還原策略和還原機(jī)理。

The reduction of graphene oxide. Carbon 50, 3210–3228 （2012）。

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2011.11.010.

5.中科院金屬研究所成會(huì)明院士 Nat. Mater.：通過(guò)化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)的三維柔性和導(dǎo)電互連石墨烯網(wǎng)絡(luò)（被引2,692次）

高質(zhì)量石墨烯的大量制備以及把單一石墨烯片集成到宏觀結(jié)構(gòu)中對(duì)綜合利用石墨烯眾多的優(yōu)異性質(zhì)、實(shí)現(xiàn)其宏量應(yīng)用具有重要的意義。使用化學(xué)法制備的石墨烯片可用于制造一系列基于石墨烯的復(fù)合材料和宏觀結(jié)構(gòu)。然而，由于化學(xué)法制備的石墨烯片的低質(zhì)量和高片間接觸電阻，這些復(fù)合材料和結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性差。CVD方法可用于制備大面積高質(zhì)量石墨烯，但是CVD方法多以銅箔、鎳膜等平面型金屬作為生長(zhǎng)基體，只能得到二維平面的石墨烯薄膜，難以滿足復(fù)合材料等宏量應(yīng)用的要求。有鑒于此，中科院金屬研究所成會(huì)明院士等人報(bào)告了通過(guò)模板定向化學(xué)氣相沉積直接合成三維泡沫狀石墨烯宏觀結(jié)構(gòu)，即石墨烯泡沫（GFs）。 石墨烯泡沫由石墨烯的互連柔性網(wǎng)絡(luò)組成，作為電荷載流子的快速傳輸通道，可實(shí)現(xiàn)高電導(dǎo)率。作者制備了石墨烯泡沫/硅橡膠復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)即使石墨烯泡沫的負(fù)載量低至約0.5 wt％，復(fù)合材料仍具有約~10 S/cm的極高電導(dǎo)率，比化學(xué)法制備的的相同添加量的石墨烯復(fù)合材料的電導(dǎo)率高了約6個(gè)數(shù)量級(jí)。以這種獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和石墨烯泡沫的出色電學(xué)和機(jī)械性能為例，作者證明了石墨烯泡沫/硅橡膠復(fù)合材料在柔性，可折疊和可拉伸導(dǎo)體中的巨大潛力。

Three-dimensional flexible and conductive interconnected graphene networks grown by chemical vapour deposition. Nat. Mater. 10, 424–428 （2011）。 https://doi.org/10.1038/nmat3001.

 6.清華大學(xué)李景虹院士ACS Nano：P25-石墨烯復(fù)合材料作為高性能光催化劑（被引2,462次）

TiO2和碳的復(fù)合物 （TiO2-C）是凈化空氣和水的潛在光催化劑。然而，一些問(wèn)題仍然阻礙了TiO2-C復(fù)合材料的效率的進(jìn)一步提高。因此，獲得具有高光催化活性且具有可再現(xiàn)性和可控性的TiO2-C復(fù)合材料具有重要意義。石墨烯除具有獨(dú)特的電子特性外，其二維平面結(jié)構(gòu)還具有其他一些優(yōu)異的屬性，例如大的理論比表面積和由于其單原子厚度而具有的高透明度。因此，TiO2和石墨烯的組合有望同時(shí)具有出色的吸附性、透明性、導(dǎo)電性和可控性，從而可以促進(jìn)對(duì)有機(jī)污染物的有效光降解。有鑒于此，清華大學(xué)李景虹院士等人使用一種簡(jiǎn)便的一步水熱法制備了化學(xué)鍵合TiO2 （P25）-石墨烯納米復(fù)合光催化劑。在水熱反應(yīng)過(guò)程中，既實(shí)現(xiàn)了氧化石墨烯的還原，又實(shí)現(xiàn)了P25的負(fù)載。所制得的P25-石墨烯光催化劑具有很高的染料吸附性，更寬的光吸收范圍和同時(shí)有效的電荷分離特性，這在其他TiO2-C光催化劑中很少見(jiàn)到。 因此，在亞甲基藍(lán)的光降解過(guò)程中，與具有相同碳含量的裸P25和P25-CNT相比， P25-石墨烯的反應(yīng)速率有顯著提高。 總體而言，這項(xiàng)工作可以為制造作為高性能光催化劑的TiO2-C復(fù)合材料提供新的見(jiàn)解，并促進(jìn)其在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用。

P25-Graphene Composite as a High Performance Photocatalyst. ACS Nano 4, 380–386 （2010）。

https://doi.org/10.1021/nn901221k.

7.清華大學(xué)石高全教授ACS Nano：通過(guò)一步水熱法自組裝石墨烯水凝膠（被引2,352次）

二維石墨烯片的自組裝是制備用于實(shí)際應(yīng)用的宏觀石墨烯體系結(jié)構(gòu)（例如薄膜和層狀紙狀材料）的重要策略。然而，利用三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建石墨烯自組裝宏觀結(jié)構(gòu)的研究尚未實(shí)現(xiàn)。有鑒于此，清華大學(xué)的石高全教授等人通過(guò)簡(jiǎn)便的一步水熱法制備了自組裝石墨烯水凝膠（SGH）。SGH具有導(dǎo)電性、機(jī)械強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、比電容高的特點(diǎn)。具有碳材料固有生物相容性的高性能SGH在生物技術(shù)和電化學(xué)領(lǐng)域，如藥物傳遞、組織支架、仿生納米復(fù)合材料、超級(jí)電容器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

Self-Assembled Graphene Hydrogel via a One-Step Hydrothermal Process. ACS Nano 4, 4324–4330 （2010）。 https://doi.org/10.1021/nn101187z.

8.香港大學(xué)崔曉東教授Nat. Nanotech.：光泵浦導(dǎo)致在MoS2單層中的波谷極化（被引2,146次）

大多數(shù)電子設(shè)備都利用電子的電荷，但是也有可能構(gòu)建依賴電子其他特性的設(shè)備，例如利用電子的自旋的自旋電子器件。 谷電子學(xué)是一個(gè)較新的發(fā)現(xiàn)，它依賴于以下事實(shí)：某些材料的導(dǎo)帶具有相等的能量，但在動(dòng)量空間中的不同位置處具有兩個(gè)或多個(gè)最小值。為了制造谷電子器件，必須控制這些波谷中的電子數(shù)量，從而產(chǎn)生波谷極化。單層MoS2對(duì)于谷電子器件來(lái)說(shuō)是一種很有前途的材料，因?yàn)閷?dǎo)帶和價(jià)帶邊緣在第一個(gè)布里淵區(qū)的拐角處都有兩個(gè)能量退化的谷。有鑒于此，香港大學(xué)崔曉東教授證明了圓偏振光的光泵浦可以在原始的單層MoS2中實(shí)現(xiàn)30%的谷底偏振。此結(jié)果證明了在MoS2單層中光谷控制以及基于谷的電子和光電應(yīng)用的可行性。

Valley polarization in MoS2 monolayers by optical pumping. Nat. Nanotech. 7, 490–493 （2012）。

https://doi.org/10.1038/nnano.2012.95.

9.北京科技大學(xué)張勇教授Prog. Mater. Sci.：高熵合金的微結(jié)構(gòu)和性能（被引2,137次）

高熵合金 （HEA）的定義大致上是指固溶合金，其中包含五個(gè)以上的主要元素，這些元素具有相等或接近相等的原子百分比。高熵的概念為開(kāi)發(fā)具有獨(dú)特性能的先進(jìn)材料開(kāi)辟了一條新途徑，而傳統(tǒng)的僅基于一種主要元素的微合金化方法是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。迄今為止，已經(jīng)報(bào)道了許多具有良好性能的HEA，例如高耐磨HEA，Co1.5CrFeNi1.5Ti和Al0.2Co1.5CrFeNi1.5Ti合金。此文中，北京科技大學(xué)張勇教授等人首先回顧了與HEA形成相關(guān)的熱力學(xué)，動(dòng)力學(xué)和加工。然后討論了其物理、磁、化學(xué)和機(jī)械性能。從裂紋噪聲和巴克豪森噪聲測(cè)量的角度提供了有關(guān)塑性變形，斷裂和磁化的詳細(xì)信息，并分析了在特定應(yīng)變率或測(cè)試溫度下應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的鋸齒以及磁化磁滯回線的鋸齒。 從共晶組成，致密原子堆積和混合熵的角度分析了常規(guī)玻璃和高熵金屬玻璃的比較。還討論了高熵塊狀金屬玻璃的玻璃形成能力和塑性。介紹并討論了適用于HEA的建模技術(shù)，例如從頭算分子動(dòng)力學(xué)模擬和CALPHAD建模。最后，作者提出了HEA的未來(lái)發(fā)展和潛在的新研究方向。

Microstructures and properties of high-entropy alloys Prog. Mater. Sci. 61, 1–93 （2014）。

https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2013.10.001.

10.中科院金屬研究所成會(huì)明院士ACS Nano：具有增強(qiáng)的可逆容量和循環(huán)性能的Co3O4納米顆粒錨固的石墨烯作為鋰離子電池陽(yáng)極（被引2,042次）

此文中，中科院金屬研究所成會(huì)明院士等人報(bào)告了一種簡(jiǎn)便的策略來(lái)合成由錨固在導(dǎo)電石墨烯上的Co3O4納米顆粒組成的納米復(fù)合材料，作為高性能鋰離子電池的先進(jìn)陽(yáng)極材料。 所制備的Co3O4納米粒子尺寸為10-30 nm，并均勻地錨定在石墨烯片上作為隔離物，以保持相鄰石墨烯片的分離。 這種Co3O4/石墨烯納米復(fù)合材料顯示出優(yōu)異的鋰電性能，具有大可逆容量，出色的循環(huán)性能和良好的倍率性能，突出了將納米顆粒錨固在石墨烯片上對(duì)于最大限度地利用電化學(xué)活性Co3O4納米顆粒和石墨烯在高性能鋰離子電池中進(jìn)行儲(chǔ)能應(yīng)用的重要性。

Graphene Anchored with Co3O4 Nanoparticles as Anode of Lithium Ion Batteries with Enhanced Reversible Capacity and Cyclic Performance. ACS Nano 4, 3187–3194 （2010）。

https://doi.org/10.1021/nn100740x.

寫(xiě)在最后

中國(guó)通過(guò)近十年的努力，已經(jīng)成為了名副其實(shí)的材料大國(guó)，中國(guó)學(xué)者也在材料發(fā)展的最前沿不斷地取得新的突破，發(fā)表論文的數(shù)量與質(zhì)量與十年前相比均取得了相當(dāng)大的進(jìn)步。近十年中國(guó)學(xué)者材料科學(xué)領(lǐng)域被引次數(shù)TOP10論文中，6篇與石墨烯，特別是石墨烯的改性和復(fù)合物相關(guān)，2篇與二維材料的性質(zhì)研究與應(yīng)用相關(guān)，1篇與能源存儲(chǔ)相關(guān)，還有一篇與高熵合金相關(guān)。石墨烯的研究無(wú)疑是21世紀(jì)最熱門(mén)的方向， 而中國(guó)學(xué)者在進(jìn)一步調(diào)控石墨烯的性能上，推動(dòng)石墨烯更廣泛的應(yīng)用上做出了突出貢獻(xiàn)。在發(fā)文作者方面，成會(huì)明院士獨(dú)占鰲頭，排名前五的文章中成會(huì)明院士占了三席，其他作者也都是各自領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物。