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全球研究报告:材料科学和技术(一)

全球研究报告

材料科学和技术

2011年六月

乔纳森·亚当斯
大卫·彭德尔伯里
作者简介
乔纳森·亚当斯是研究评估主任,他是Evidence Ltd 的基金主任,同时是英国研究行为分析和解释的专家。大卫·彭德尔伯里是汤森路透私人有限公司的合约研究服务的原经理,现在是文献计量分析的顾问,他同时为《Times Higher Education》杂志书写有关研究指标的周栏。
这篇报告由汤森路透私人有限公司的Evidence发表
103 Clarendon Road, Leeds LS2 9DF, UK
T/ +44 113 384 5680
F/ +44 113 384 5874
E/ scientific.enquiries.evidence@thomson.com
版权 © 2011 汤森路透私人有限公司
ISBN: 1-904431-29-1
译者:赵巧芹(中国化学会办公室),校阅者:叶成(化学通报编辑部)
译者注:本文经汤森路透私人有限公司北京代表处宁笔先生提供并同意译成中文在中国化学会的《化学通讯》发表,任何其他报刊杂志未经允许不得转载。


全球研究报告

材料科学和技术

“回顾过去十年,我们可以看到材料科学和由此衍生出的应用技术得到了快速发展,我们可以欣喜地看到在这段时间内神奇的研究成果成指数增长。我们还高兴地看到亚太地区的科研人员勇于迎接挑战,现在,他们在这一领域正在对全球的科研进展做出了历来最高水平的贡献。材料科学研究的未来,特别是在我们这一地区,确实有着非常光明的未来”。摘自“材料科学研究具有光明未来”,NPG Asia Materials,2010-01-21[1]


引言

这是第一份汤森路透私人有限公司按研究主题而非按地域划分的全球研究报告。这一报告综述了材料科学和技术,由于它在制造工艺和新产品的发明方面潜在的贡献,是一个在大多数经济领域引起空前兴趣的一个中心科研领域。同时,2011年是由联合国教科文组织的国际化学年,材料科学也与之密切相关。另外,我们的年中出版适逢新加坡举办的每两年一次的第六届国际材料先进技术大会的举行。包括诺贝尔奖获得者在内的许多杰出的科研工作者在大会上的演讲都提供了有力的证据,证明了这一领域的杰出地位和意义。这一科研领域的地理位置也非常有意义:这个报告注意到,对材料科学的贡献现在是由亚洲推动的。相对于之前的专门概述一些国家的全球研究报告,本报告也明确反映了在世界科研版图上出现的地区正在不断增加[2]。

物理方面的基础发明主宰了20世纪的前半世纪,而分子生物学中的发现,例如DNA结构的发现则主宰了20世纪的后半叶。21世纪将把我们带入一个崭新的世纪,在材料科学方面的革命性的发现将会给社会和我们的生活带来前所未有的变化。

全球科研报告系列试图给政策制定者提供一份全球基础研究变化的全景图。本报告将考察科研领域的起源和性质,综述其在全球范围的增长,并指出一些做出关键性贡献的科学家,最后,选择性地讲述眼下一些最热门的课题,例如,石墨烯、金属有机框架和用于组织工程的纳米纤维支架。


什么是材料科学研究?

汤森路透私人有限公司知识网中的科技网站汇总了11500种杂志,以它们陈述的内容以及引用的文献与引证关系为基础,跟踪跨越了250个亚类。其中, 8个亚类与通常意义上的材料科学有直接的联系,并且至少有12种或更多的亚类与材料科学也沾点边。如此分类为分析工作提供了详细的基础,不过太过于详细,不便对整个领域进行调查。为此,作为替代,我们选用汤森路透私人有限公司知识网中的Essential Science Indicators™,它将科研领域分成22大类,其中之一就是材料科学。应该注意的是,在Essential Science Indicators中,发表在综合性杂志如《science》 和 《nature》上的文章已被选择性的归类到合适的领域中了[3]。

如目前的理解,材料科学是一门相对较新的领域。许多过去关注材料科学的研究人员都是大学冶金或工程系的成员,他们过去的研究集中在如金属和陶瓷材料方面。除了这些人之外,现在材料科学系的另一些成员,在以前或许已经在物理、化学、生物化学系工作过。

尽管组建了材料科学系,有专门的杂志并成立了学会,材料科学本质上是一门跨学科的科学。因此,我们的这篇报告,一方面,出自于与材料科学有关的杂志,另一方面,也取材于那些发表在其他各类杂志上的材料科学研究工作者的论文。为了简便起见,我们仅聚焦于那些根据Essential Science Indicators的定义,归类为材料科学的杂志上发表的文章。对此,我们在开始进行调研之初,我们就已意识到这样也许会漏掉一些重要的个人贡献 [4]。

在世界文献中所占份额增加

我们跟踪材料科学文献,这里主要是指发表的论文和综述,在自1981年以来的过去30年中的增长情况。经汤森路透私人有限公司的年度统计,在此期间所发表的文章和综述的数目增长了2倍多,每年达到一百一十万篇之多。为了了解相对增长率,我们需要看看各个领域的文章在总文献库中所占的百分比。

图 1给出了化学、工程、物理和材料科学在世界产出总量中所占的比例。在这4个领域中,在过去的30年中,材料科学在产出总量上最少,但是增长速度最快,几乎增长了4倍,平均为其他领域的2倍。在同一时间段内,化学的增长与所有学科的增长的平均值持平,工程增长相对较快,物理直至最近其体量增长了近3倍。现在,材料科学大约一年发表近六万论文和综述,占了由Web of Science.所统计的科技论文总量的5%。作为比较,化学目前占11.5%,工程占9%, 物理占9%。

当然,材料科学的产出也反映了在这一方面的投入。从2011年Battelle’s 统计的全球研发投入来看,尽管从2008年开始全球经济衰退,但是在过去3年中研发方面的投入每年增长10%。Battelle’s的报告强调,美国公共部门在纳米技术方面保持持续投入,并保障了在化学品和先进材料方面研发的商业投入,这些投资即使没有投在具体的实际项目上,也是保持了现金储备[5]。



图1 自1981年以来,科学网中材料科学与化学、工程和物理的文章(论文和综述)所占比例(源自汤森路透知识网)

地区和国家

现在材料科学方面的研究产出得到了亚洲的空前增长的推动。中国已经从1981年的刚刚能检测到的少于50篇的论文量到现在变成论文量最大的产出国,不仅先后超过了日本、美国,而且现在又在挑战欧洲经济共同体15国集团的总量(图2)。


图2 科技网索引的1981年来主要地区和最多产的国家在材料科学研究产出的增长情况(引自汤森路透知识网)

美国的产出在80年代占据明显的领先地位,到90年代中期,然后就一直在下降。自从20世纪80年代早期以来,美国材料科学方面的论文在世界总量所占的比例已经从28%降到15%,几乎下降了一半。

欧洲在世界总量所占比例在20世纪90年代经历了一个增长阶段,此后就又回跌到了20世纪80年代中期的水平。不像美国,在任何阶段,欧洲论文的绝对数量并没有减少。与此同时,亚太地区论文的总量现在已经几乎占这一领域的一半,仅仅中国就占了亚洲国家的一半。

表1当中我们列出了过去的5年间在材料科学方面发表的论文和综述超过1000篇的30多个国家与地区,这些国家与地区分布在世界各地,但是亚太地区所占的优势是十分明显的。

表1 最近5年内,在科技网汇总的在材料科学领域的研究论文和综述的产出量超过1000篇文章的国家与地区,排名按论文发表的数量为序

国家/地区

论文数/篇

国家/地区

论文数/篇

国家/地区

论文数/篇

中国

55,003

意大利

5,990

葡萄牙

2,503

美国

38,189

波兰

5,168

比利时

2,299

日本

25,473

澳大利亚

4,642

捷克共和国

2,217

德国

16,832

土耳其

4,142

奥地利

2,044

韩国

15,261

罗马尼亚

3,958

墨西哥

1,961

印度

12,693

巴西

3,891

希腊

1,663

法国

12,344

乌克兰

3,714

埃及

1,628

英国

11,611

瑞典

3,176

芬兰

1,408

俄罗斯

7,927

新加坡

2,958

以色列

1,323

中国台湾省

7,410

伊朗

2,942

斯洛文尼亚

1,099

加拿大

6,593

瑞士

2,807

马来西亚

1,006

西班牙

6,429

荷兰

2,785



数量上的增加并不能保证质量,亚洲地区的产出增长的动力学态势已为更为发达的经济体所发表的论文的篇均引用数所抵消。论文的被应用数并不能保证论文的质量,但它是说明论文的影响和意义的一个合理指示,与同行的评估相关。平均引用指数被分析家称为“引用影响力”。

在一段时间内,毫无疑问在影响力方面还存在差距。但是,这个差距不再那么明显,至少在亚洲和欧洲之间。不管如何说,尽管美国的论文所占份额在下降,但是,美国发表在材料科学方面的论文的平均引用数常是来自中国的论文的2倍(表2)。




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