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石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的二維碳納米材料。

石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是一種未來革命性的材料。英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，用微機(jī)械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯，因此共同獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

圖1 石墨烯結(jié)構(gòu)圖

石墨烯常見的粉體生產(chǎn)的方法為機(jī)械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長(zhǎng)法，薄膜生產(chǎn)方法為化學(xué)氣相沉積法（CVD）。

表1 石墨烯的特性

正是因?yàn)槭┚哂懈鞣N物理、化學(xué)和生物等多方面的特性及優(yōu)點(diǎn)，石墨烯才會(huì)被研究在不同的方向，應(yīng)用在不同的領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)已建成或在建的石墨烯產(chǎn)業(yè)園、石墨烯創(chuàng)新中心、石墨烯研究院等已超過40家，有2000多家企業(yè)從事石墨烯原材料和產(chǎn)品的研發(fā)，而且這個(gè)數(shù)字仍在逐步增長(zhǎng)。

圖2 石墨烯性能圖

小編以Web of Science為檢索工具，以Graphene為關(guān)鍵詞檢索Web of Science核心合集得到以下數(shù)據(jù)，在1998年到2018年，SCI共收錄石墨烯研究發(fā)表的文章140760篇，

圖3 不同年份發(fā)表的論文數(shù)

自從石墨烯從2004年首次被分離出來，以及2010年石墨烯發(fā)現(xiàn)者獲得諾貝爾獎(jiǎng)后，石墨烯的研究熱度從未消減。也許正是石墨烯的最初難題逐步得到解決，相關(guān)的研究也越來越成熟，這也導(dǎo)致了更多的科研人員參與研究，盡最大的可能發(fā)掘出石墨烯各方面的特性和優(yōu)點(diǎn)。

下面為歷年排名前10的研究方向論文數(shù)量統(tǒng)計(jì)圖。從SCI數(shù)據(jù)分析，石墨烯一共有25個(gè)不同的研究方向，研究方向真是百花齊放，特色鮮明。其中化學(xué)、材料學(xué)和物理學(xué)方向是研究的主流，涵蓋了絕大多數(shù)論文，其他如電化學(xué)、能源燃料、光學(xué)、儀器儀表等方面也有相關(guān)研究。

圖4不同研究方向論文數(shù)量統(tǒng)計(jì)

注：由于部分論文是跨多個(gè)學(xué)科，同一篇論文會(huì)在多個(gè)學(xué)科分別統(tǒng)計(jì)，所以造成前10研究方向的論文總和已經(jīng)超過總論文140760篇。

石墨烯研究歷年發(fā)文主要在：Carbon、ACS Applied Materials & Interfaces、Journal of Materials Chemistry A、Nanoscale等超過500種期刊上，其中，在RSC Advances上發(fā)文數(shù)量達(dá)到驚人的6127篇，在Physical Review B上發(fā)文數(shù)量達(dá)到了5891篇。當(dāng)然也不缺乏頂級(jí)期刊，比如在Science發(fā)表了210篇，Nature上發(fā)表了142篇，Nature子刊Nano Technology共發(fā)表1625篇，Advanced Materials 也刊登了1518篇。總體來說，發(fā)文數(shù)量多且期刊質(zhì)量高。下表是發(fā)表文章數(shù)排名前10的主要期刊及其所占比例的統(tǒng)計(jì)情況。

表2 發(fā)表文章數(shù)排名前10的主要期刊

隨著石墨烯研究越來越熱門，全球的科研機(jī)構(gòu)都在積極研究相關(guān)領(lǐng)域的難題，其中中國(guó)科學(xué)院更是發(fā)文11481篇，位列第一，是目前唯一一個(gè)發(fā)文數(shù)量上萬的科研機(jī)構(gòu)，美國(guó)能源部以2909篇文章列第二，數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于中國(guó)科學(xué)院，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)第三，達(dá)2833篇。下表是發(fā)表文章數(shù)排名前10的研究機(jī)構(gòu)及其所占比例的統(tǒng)計(jì)情況。從表中看出，前10的機(jī)構(gòu)中中國(guó)有4所頂尖科研機(jī)構(gòu)，分別為中國(guó)科學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)、清華大學(xué)和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，同時(shí)也說明了石墨烯研究在中國(guó)比較熱門。另外美國(guó)也有兩所頂尖科研機(jī)構(gòu)上榜，分別是美國(guó)能源部和加州大學(xué)。同樣的，新加坡也有南洋理工大學(xué)和新加坡國(guó)立教育學(xué)院進(jìn)入前十，說明新加坡在石墨烯方面的研究實(shí)力不容小覷。

注：由于部分論文是多個(gè)科研機(jī)構(gòu)共同完成的，同一篇論文會(huì)在多個(gè)科研機(jī)構(gòu)分別統(tǒng)計(jì)。

現(xiàn)在全球有超過146個(gè)國(guó)家或地區(qū)在不同的方向研究石墨烯。下表是發(fā)表文章數(shù)排名前10的國(guó)家或地區(qū)及其所占比例的統(tǒng)計(jì)情況。從下表中看出，中國(guó)、美國(guó)和韓國(guó)是研究最多的國(guó)家，其中中國(guó)發(fā)文數(shù)量達(dá)到64777篇，貢獻(xiàn)了46.02%的論文。有意思的是，進(jìn)入前5的國(guó)家只有美國(guó)是歐美國(guó)家，其余四國(guó)都是亞洲國(guó)家，分別是中國(guó)、韓國(guó)、印度和日本，這也說明了石墨烯的研究在亞洲都受到了科研人員極大的關(guān)注。另外，中國(guó)臺(tái)灣省發(fā)文數(shù)量有3540篇，在榜單中位列15名。

注：由于部分論文是多個(gè)國(guó)家或地區(qū)共同完成的，同一篇論文會(huì)在多個(gè)國(guó)家或地區(qū)分別統(tǒng)計(jì)。

Nature & Science歷年都是代表著科研行業(yè)內(nèi)的頂級(jí)標(biāo)桿，能在Nature或Science上發(fā)表一篇，不知道是多少科研人員夢(mèng)寐以求的。同樣的，小編也在科研奮斗的道路上立下了一個(gè)“小目標(biāo)”——能發(fā)表到Nature或Science上。（以下是數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來自于29個(gè)國(guó)家或地區(qū))

從歷年的數(shù)據(jù)來看，從1998年開始才有第一篇石墨烯相關(guān)的文章發(fā)表在Nature上，一直到今年共有152篇文章。在2009年以前，每年發(fā)表的論文比較少，甚至在2000年、2001年和2003年都沒有相關(guān)的石墨烯研究發(fā)表。在2009后，幾乎每年發(fā)文數(shù)量保持在兩位數(shù)，尤其是今年上半年就有17篇，已經(jīng)是歷年最多的。另外，有29個(gè)國(guó)家或地區(qū)發(fā)表了Nature，有25個(gè)科研機(jī)構(gòu)發(fā)表了Nature。

歷年石墨烯研究發(fā)表在Science上的論文總數(shù)為210篇。Science在2000年才有了第一篇石墨烯相關(guān)的文章，前幾年研究成果較少，甚至在2002年、2003年和2005年都未曾發(fā)表一篇文章。在2006年后，每年的文章數(shù)量呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，在2014年和2016年達(dá)到了目前的頂峰，各有26篇文章發(fā)表。近兩年石墨烯的研究論文稍有減少。另外，有31個(gè)國(guó)家或地區(qū)發(fā)表了Science，有25個(gè)科研機(jī)構(gòu)發(fā)表了Science。

圖8 歷年發(fā)表在Science上論文數(shù)量統(tǒng)計(jì)

對(duì)兩大頂級(jí)期刊，小編為了進(jìn)一步的分析，對(duì)兩者歷年的發(fā)文數(shù)量相加，得到下面的折線圖。從圖中分析出，在2010年前論文總數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，到2010年后，每年發(fā)表的文章大約在30篇上下波動(dòng)。

圖9 歷年發(fā)表在Science & Nature上論文數(shù)量統(tǒng)計(jì)

下表是發(fā)表Nature & Science文章數(shù)排名前10的科研機(jī)構(gòu)及其所占比例的統(tǒng)計(jì)情況，從表中看出，英國(guó)的曼切斯特大學(xué)發(fā)表的論文總數(shù)有37篇，位列第一，麻省理工學(xué)院和哥倫比亞大學(xué)分別排名第二和第三。前10的科研機(jī)構(gòu)中，美國(guó)共有7所，這表明美國(guó)對(duì)石墨烯的前沿研究貢獻(xiàn)巨大，同時(shí)也說明了美國(guó)在頂尖的研究實(shí)力強(qiáng)大。另外3所科研機(jī)構(gòu)分別來自于英國(guó)的曼切斯特大學(xué)、日本的日本物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)和中國(guó)的中國(guó)科學(xué)院。雖然中國(guó)科研機(jī)構(gòu)在所有論文數(shù)量比美國(guó)有很大的優(yōu)勢(shì)，但是在頂尖領(lǐng)域相較于美國(guó)還有很長(zhǎng)的一段路要走。

表3 發(fā)表Nature & Science文章數(shù)排名前10的科研機(jī)構(gòu)

下表是發(fā)表Nature & Science文章數(shù)排名前10的國(guó)家或地區(qū)及其所占比例的統(tǒng)計(jì)情況，從表中看出，美國(guó)發(fā)表的相關(guān)論文數(shù)達(dá)到驚人的207篇，所占比例已超過50%，相對(duì)于其他國(guó)家擁有巨大的優(yōu)勢(shì)。英國(guó)、日本和德國(guó)分列第二、第三和第四，中國(guó)居然屈居第五，說明在石墨烯的頂尖領(lǐng)域，中國(guó)與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家還存在著巨大的差距，這需要中國(guó)的科研人員更加努力，爭(zhēng)取在趕英超日的同時(shí)不斷縮小與美國(guó)的差距。另外，中國(guó)臺(tái)灣省分別發(fā)表過1篇Nature和1篇Science。

表4 發(fā)表Nature & Science文章數(shù)排名前10的國(guó)家或地區(qū)

注：由于部分Science和Nature是多個(gè)國(guó)家或地區(qū)共同完成的，同一篇論文會(huì)在多個(gè)國(guó)家或地區(qū)分別統(tǒng)計(jì)，所以造成前10國(guó)家的N&S總和已經(jīng)超過總論文352篇。

石墨烯的研究領(lǐng)域中高被引論文6170篇，領(lǐng)域中的熱點(diǎn)文章有183篇。以下是小編從歷年來石墨烯研究的ESI高被引文章和經(jīng)典綜述論文中選出的10篇論文，包括3篇綜述文章和7篇研究論文，供大家學(xué)習(xí)參考。

表5 發(fā)表文章中被引次數(shù)最高的10篇文章

注：本文數(shù)據(jù)僅截至2018年7月11日。