石墨烯领域研究论文与高水平研究论文对比分析

郑佳

2004年，英国曼彻斯特大学的2位教授，安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖罗夫采用撕裂的方法得到只有一个碳原子厚度的石墨烯材料，由此引发了全球学术界对于石墨烯这种世界上最薄的材料的研究热潮。在这种情况下，全球石墨烯领域研究论文数量势必呈现快速发展的态势，但是在数量急速攀升的同时，研究的质量和影响力究竟如何呢？本文就将从论文和高水平论文角度出发揭示全球石墨烯基础研究的发展现状。论文和高水平论文数据均来自Web of Science数据库，其中高水平论文来自ESI高水平论文数据库。

一、论文数量飞速发展，但高水平论文比率却逐年下滑

如图1所示，全球石墨烯研究论文数量从2007年开始，呈现逐年上升的趋势。从2007年的809篇，到2015年的21 701篇，论文数量增长了25倍之多。论文数量快速发展的背后，是2004年以来全球范围内掀起的石墨烯研究的热潮。伴随着论文整体数量的不断攀升，高水平论文数量也逐年增加。如图2所示，石墨烯高水平论文数量从2007年的123篇，上升到2015年的792篇，论文数量增长了5倍多。但是，高水平论文占整体论文数量的比率却呈现直线下滑的趋势，从2007年的15.20%下降到2015年的3.65%，如图3所示。

ESI高水平论文包括ESI高被引论文和和ESI热点论文。ESI高被引论文是该领域过去10年所有SCI收录论文中，引用次数排在前1%的论文。而ESI热点论文是前0.1%。无论是ESI高被引论文还是ESI热点论文都是根据论文被引次数来定义的，因此ESI高水平论文数量会受到发表时间的影响。发表时间越短的论文，被引次数通常少于发表时间长的论文。所以随着时间的推演，高水平論文占整体论文数量的比率会有下降趋势。但是石墨烯领域高水平论文占整体论文数量的比率下降非常严重，表明在论文数量飞速增长的同时，论文质量并没有得到显著的提高。当前全球学术界对于石墨烯的研究热情主要体现在数量的增长上，而非质量的增长上。

二、中国论文数量最多，新加坡高水平论文比例最高

如图4所示，全球石墨烯研究领域，论文数量最多的国家是中国，其次是美国、韩国、日本和印度。其中，中国论文数量是36 910篇，占据全球石墨烯研究论文总量的40.03%，遥遥领先。美国、韩国、日本和印度的论文数量依次是18 312、7 494、5 060和4 828篇，分别占据全球石墨烯研究论文总量的19.86%、8.13%、5.49%和5.24%。而从图5可以看出，高水平论文数量排名第1、第2的依旧是中国和美国，高水平论文数量分别是2 088篇和1 685篇，分别占据全球石墨烯研究高水平论文总量的43.81%和 35.36%。在论文数量上，中国所占比例明显高于排名第2的美国。而高水平论文数量上，中美2国所占比例差距明显缩小，这说明美国的高水平论文方面的表现要明显好于中国。

值得一提的是新加坡石墨烯论文数量是3 018篇，排名第8，占据全球石墨烯论文总量的3.34%。而新加坡石墨烯高水平论文数量却超过韩国，排名第3，数量是382篇，占据全球石墨烯研究高水平论文总量的8.02%。从图6中不难看出，新加坡石墨烯高水平论文在本国石墨烯论文总量中所占比例超过12%，明显高于论文数量较多的中国、美国和韩国。中美韩3国，石墨烯高水平论文在本国石墨烯论文总量中所占比例分别为5.66%，9.20%和4.62%。由此可见，新加坡在石墨烯研究领域具有较高的水平和影响力。

三、中美新3国科研机构在论文数量和质量上均表现突出

如图7-8所示，全球石墨烯研究论文数量和高水平论文数量排名靠前的科研机构主要来自中国、美国和新加坡。其中，中国科学院、美国能源部和美国加州大学圣迭戈分校，无论是石墨烯整体论文数量还是高水平论文数量，均名列全球前3。同时在石墨烯整体论文数量和高水平论文数量上均表现突出的还有新加坡南洋理工大学、新加坡国立大学和中国清华大学。如图9所示，中美新这6家科研机构的高水平论文数量在各自论文总量中所占的比例均超过10%。无论在研究论文的数量上，还是在研究论文的影响力上，它们都处于全球领先地位。

全球范围内，石墨烯研究论文数量较多的机构还有法国国家科研中心、俄罗斯科学院、中国的北京大学和中国科技大学。但这4家机构的论文影响力还有待提升。石墨烯研究论文数量不多，但影响力较高的科研机构主要来自美国，它们是美国德州大学奥斯汀分校、美国麻省理工学院和美国加州大学伯克利分校。此外德国马克思·普朗克学会的论文影响力也比较高。由此可见，在美国和德国，一些顶尖科研院所，虽然论文数量不多，但质量和影响力依然很高。

四、化学、材料和物理领域论文数量多，工程和能源领域高水平论文比例高

如图10所示，全球石墨烯研究论文主要分布在化学、物理学、材料科学、工程以及能源等领域。其中化学、物理学、材料科学的论文数量较多，分别是42 271篇、37 821篇和35 070篇，分别占据全球石墨烯研究论文总量的28%、25%和23%。这3个研究领域的论文数量之和超过论文总量的3/4，可以说全球石墨烯基础研究主要集中在化学、物理学和材料科学这3个领域。

全球石墨烯高水平研究论文的研究方向分布情况与整体论文情况相似，如图11所示。高水平研究论文也是主要分布在化学、物理学、材料科学、工程以及能源等领域。其中仍是化学、材料科学、物理学的论文数量较多，三者之和超过高水平论文总量的60%。不同的是，材料科学的论文数量少于物理学领域，而高水平论文数量却高于物理学领域，说明材料科学领域高水平论文所占比例要好于物理学领域。

图12详细比较了不同研究方向高水平论文所占比例情况。不难看出，化学、材料科学、物理学作为论文产出较多的3个研究方向，其高水平论文所占比例并不高，分别是8.69%、8.94%和8.04%，均没有超过10%。而工程和能源领域，虽然论文整理数量不多，但高水平论文所占比例明显高于其他领域，分别是26.32%和16.71%。由此可见，工程和能源领域的石墨烯基础研究受到较多关注，可能由于这些领域的研究与实际应用和产业发展的关系更为密切与直接。

五、结语

综上，在全球石墨烯研发热潮下，论文数量和高水平论文数量都得到了飞速发展。其中中国、美国和新加坡表现最为突出。无论是论文数量还是高水平论文数量，中美2国均处在全球领先地位。从研究方向来看，化学、材料科学、物理学作为论文产出较多的研究方向，其高水平论文并不多，而工程和能源领域因其与实际应用和产业发展的关系更为密切，高水平论文所占比例明显高于其他领域。

需要特别指出的是，随着论文数量的不断攀升，高水平论文所占比例却呈现逐年下滑的趋势。中国虽然拥有最多的论文数量，也拥有最多的高水平论文数量，但其高水平论文所占比例明显逊色于美国、新加坡等国。因此，如何在数量增长的同时切实提高研究的质量和影响力，依旧是摆在中国学术界面前的重要课题。