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 《Advanced Materials》 (Adv. Mater.)是工程與計(jì)算大學(xué)科、材料與化學(xué)的頂尖期刊，在國際材料領(lǐng)域科研界上享譽(yù)盛名。該期刊接收率只有10%-15%，影響因子達(dá)19.79(2017年)。2017年，《Advanced Materials》共刊登了1357篇文章，涵蓋材料化學(xué)、材料物理、生物材料、納米材料、光電材料、金屬材料、無機(jī)非金屬材料，電子材料等眾多材料相關(guān)研究領(lǐng)域。筆者對(duì)其2017年第29卷共48期封面文章進(jìn)行分析，旨在了解和發(fā)現(xiàn)近期材料發(fā)展動(dòng)態(tài)和研究熱點(diǎn)。

1、總論

2017年，AM第29卷封面文章包含44篇研究型文章(Article)和3篇高校/研究所特刊,1篇電池特刊。根據(jù)封面文章內(nèi)容將其分為8個(gè)大類：能源材料、生物/仿生材料、材料制備、功能材料、納米材料、過渡金屬/無機(jī)材料和水凝膠。各類屬封面文章數(shù)量如圖1 所示，可以看出能源材料及功能材料相關(guān)內(nèi)容是年度重頭戲，二者相加幾乎占全年封面文章數(shù)量的一半。下面，筆者將分別對(duì)一些重要類別的文章進(jìn)行詳細(xì)分析。

圖1 2017年AM不同類屬封面文章占比

2.能源材料

廣義的說，凡是能源工業(yè)及能源技術(shù)所需的材料都可稱為能源材料(Energy materials)。但在新材料領(lǐng)域，能源材料往往指那些正在發(fā)展的、可能支持建立新能源系統(tǒng)滿足各種新能源及節(jié)能技術(shù)的特殊要求的材料。目前研究熱點(diǎn)主要在提高新能源材料的儲(chǔ)能能量、能量轉(zhuǎn)換、器件的功能化等方面。

圖2 2017年AM封面能源類文章分析

而Issue 48 的電池特刊，展示了一系列新穎的下一代電池(于2016年舉辦的國際下一代電池專題討論會(huì)上發(fā)布)。 研究方向主要包括鋰離子電池、鈉離子電池、鋰硫電池、鋰空氣電池、鈉空氣電池、鋁離子電池、燃料電池和超級(jí)電容器。預(yù)計(jì)這些儲(chǔ)能系統(tǒng)將為我們未來的社會(huì)帶來更先進(jìn)的電動(dòng)車、固定式電池以及電動(dòng)飛機(jī)。

3.生物/仿生材料

生物材料(biomaterials)是用于與生命系統(tǒng)接觸和發(fā)生相互作用的，并能對(duì)其細(xì)胞、組織和器官進(jìn)行診斷治療、替換修復(fù)或誘導(dǎo)再生的一類天然或人工合成的特殊功能材料，又稱生物醫(yī)用材料。仿生材料(biomimetic materials)是把仿照生命系統(tǒng)的運(yùn)行模式和生物材料的結(jié)構(gòu)規(guī)律而設(shè)計(jì)制造的人工材料。仿生設(shè)計(jì)不僅要模擬生物對(duì)象的結(jié)構(gòu), 更要模擬其功能。

AM雜志封面上刊登的該類文章是功能、電子、生物材料等領(lǐng)域的交叉研究結(jié)果，如：Issue 30的文章——仿生材料：基于光致液晶彈性體的自調(diào)節(jié)虹膜;Issue 24文章——生物電子學(xué)：機(jī)電納米發(fā)生器——細(xì)胞相互作用調(diào)節(jié)細(xì)胞活性。而在Issue 45 期的自然表面和材料研究特刊中，介紹了北京航空航天大學(xué)在天然生物表面啟發(fā)下的超潤濕系統(tǒng)方面取得的有效進(jìn)展。

4、功能材料

功能材料(function material)是指通過光、電、磁、熱、化學(xué)、生化等作用后具有特定功能的材料。功能材料涉及面廣，具體包括光、電功能，磁功能，分離功能，形狀記憶功能等等。這類材料相對(duì)于通常的結(jié)構(gòu)材料而言，一般除了具有機(jī)械特性外，還具有其他的功能特性。我們可以看出，AM對(duì)于功能材料的微觀結(jié)構(gòu)(如晶體、液晶等)的研究結(jié)果頗為青睞。

圖3 2017年AM封面功能材料類文章分析

5.納米材料

納米材料(Nanomaterial)是指在三維空間中至少有一維處于納米尺寸(0.1-100 nm)或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料，這大約相當(dāng)于10~100個(gè)原子緊密排列在一起的尺度。納米材料是其它材料領(lǐng)域的研究基礎(chǔ)，研究人員多在納米材料的結(jié)構(gòu)上下功夫。如Issue 28封面文章——納米膜：跨相界面的鐵離子和單寧的雙相超分子自組裝形成納米膜;Issue 35封面文章——納米多孔材料：通過錐形接觸的一步整合實(shí)現(xiàn)可控有機(jī)電阻切換。

6.其他及小結(jié)

2017年，AM封面文章還包含水凝膠、智能材料、自組裝材料等相關(guān)內(nèi)容，這些研究對(duì)于環(huán)境、人工智能等方面均有突出貢獻(xiàn)。這些文章均為交叉學(xué)科下的研究結(jié)果。根據(jù)AM 2017年48篇封面文章的分析，大家對(duì)目前的熱點(diǎn)有了一個(gè)大概的了解。毋庸置疑，能源、材料是當(dāng)仁不讓的科研圈超級(jí)新星，材料學(xué)與各個(gè)學(xué)科的融合與交叉促進(jìn)了新材料的產(chǎn)生和現(xiàn)有材料的新應(yīng)用，以材料與其它科學(xué)的交叉融合造就了如今材料的“黃金時(shí)代”，這也體現(xiàn)出科學(xué)向綜合性發(fā)展的趨勢。

另外，在44篇研究型文章中，韓國、中國、美國研究人員領(lǐng)跑。其中，中國作者成果占總數(shù)的1/4。

圖4 2017年AM封面文章作者所在國家分布

同時(shí) ，筆者統(tǒng)計(jì)了這些中國研究人員的所屬機(jī)構(gòu)，中國國家科學(xué)院的研究人員為我國主力，天津大學(xué)、南京大學(xué)等也均為突出。

圖5 2017年發(fā)表AM封面文章的中國研究人員所屬機(jī)構(gòu)分布

2017年AM封面能源方面文章：

Issue 1:

Photoelectrocatalysis: Spontaneous Electroless Galvanic Cell Deposition of 3D Hierarchical and Interlaced S–M–S Heterostructures

(Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201770001)

Issue 4:

Polymer Solar Cells: Panomatic Sequentially Cast Ternary Polymer Solar Cells

(Adv. Mater., 2017, DOI: DOI: 10.1002/adma.201770022)

Issue 5:

Flexible Electronics: Flash-Induced Self-Limited Plasmonic Welding of Silver Nanowire Network for Transparent Flexible Energy Harvester (Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201770029)

Issue 10:

Memory Devices: Direct Observations of Nanofilament Evolution in Switching Processes in HfO2-Based Resistive Random Access Memory by In Situ TEM Studies (Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201770065)

Issue 11:

Lithium-Ion Batteries: Postpatterned Electrodes for Flexible Node-Type Lithium-Ion Batteries (Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201770072)

Issue 12:

Solar Cells: All-Vacuum-Deposited Stoichiometrically Balanced Inorganic Cesium Lead Halide Perovskite Solar Cells with Stabilized Efficiency Exceeding 11% (Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201770078)

Issue 21:

Lithium-Ion Batteries: Dual-Functionalized Double Carbon Shells Coated Silicon Nanoparticles for High Performance Lithium-Ion Batteries (Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201770142)

Issue 27

Photocatalysts: Enhanced Solar-to-Hydrogen Generation with Broadband Epsilon-Near-Zero Nanostructured Photocatalysts (Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201770192)

Issue 40

Photoconductivity: Giant Incident Photon-to-Current Conversion with Photoconductivity Gain on Nanostructured Bismuth Oxysulfide Photoelectrodes under Visible-Light Illumination (Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201770287)

Issue 46

Nanofluidic Channels: Engineering 2D Nanofluidic Li-Ion Transport Channels for Superior Electrochemical Energy Storage (Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201770327)

Issue 48

Next-Generation Batteries (Adv. Mater., 2017, DOI: 10.1002/adma.201770340)

原標(biāo)題:材料人報(bào)告 | 從AM封面說起——當(dāng)今材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)