多孔材料在核工业中的应用及科研排名

本文刊载于《科学观察》2006年第1卷第6期P22-P27。

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多孔材料的研究不仅在催化领域有着广泛的实际操作价值，而且在太空材料、生物、医药、光电器件等领域也展现了引人注目的应用前景。

多孔材料是20世纪发展起来的崭新材料体系，它包括金属多孔材料（即常说的泡沫金属）和非金属多孔材料（如泡沫塑料和多孔玻璃等），其显著特点是具有规则排列、大小可调的孔道结构及高比表面积和大吸附容量。多孔材料在大分子催化、吸附与分离、纳米材料组装及生物化学等众多领域具有广泛的应用前景。

近年来对多孔材料的研究已经全方位地展开，通过科学工作者的努力，这一研究已经取得了明显的进步，但是，由于多孔材料的制备、性质、功能等各方面的研究需要综合的化学知识，因此对其研究仍然存在一些需要解决的问题。

1. 利用除硅、铝以外的元素性质设计新型的多孔材料。元素周期表众多的元素使科学家在多孔材料大结构上的变化有了更多的选择。同时多孔材料的功能不再仅仅局限于其表面的活性基团，深埋在多孔固体材料中的另一部分也起着非常重要的作用。

2. 由于有机功能化的基团在微孔与中孔材料中的应用，科学家更加期望有机合成能成为推动多孔材料发展的有力工具。

3. 如何实现多孔结构材料从纯静态的控制向动态控制的转变。多孔材料中的一些结构基团可以进行光致异构化或者光的二聚作用，从而允许例如气体的渗透、储存、释放等性质的动态改变，但对这方面机理与深化的研究仍然是需要解决的重点问题。

4. 提高多孔材料在形态与组装方面的可控性。先进材料的应用越来越需要复杂的固体材料能够按照人们的意愿使用，但是，得到某些具有特定形状与功能的多孔材料仍然面临相当大的困难。(www.xing528.com)

5. 如何深化各学科在多孔材料领域的交叉。潜在的应用使其扩展到了新的领域，促进了多孔材料更深的发展，因此交融各学科的知识、技术，推动多孔材料在各学科、各领域的应用显得尤其重要。

多孔材料的研究不仅在催化领域有着广泛的实际操作价值，在太空材料、生物、医药、光电器件等领域也展现了引人注目的应用前景。在生物化学领域它可以对巨大分子、病毒、细胞成分进行分离和精制。在核工业方面，多孔材料可以将核废料液体吸入微孔中，防止核废料对环境的污染。而多孔硅在激光照射下会发出可见光，为何能发光，目前还不清楚，但它的应用前景十分吸引人，尤其是制造光电子元件的前景非常令人神往。因此，科学与工业对这一领域的发展前景给予了更多的热情和关注。

1994—2003 年，多孔材料领域的SCI论文共计11 721篇。论文数量的年代分布表明该领域的研究发展迅速，显示了强劲的增长势头（见图1）。从1994年的389篇到2003年的1 815篇，论文数量增长了近4倍。美、英、法、德、日等科技强国在其中起着决定性的作用。同时，中国扮演着后来者居上的角色，在该领域也做出了显著的成绩。

1994年至2003年间的国家论文分布表明（见表7），美国一直位居多孔材料领域论文数量第一。日本在这个领域也是论文产出的大国。多孔材料是一个直接面向国民经济、应用性很强的领域。美国和日本在这一领域的霸主地位足以窥见其对具有应用前景的基础研究领域的投入热情和重视程度。

1994年，中国在多孔材料领域仅有4篇论文，美国为115篇论文，到2003年中国达到275 篇，美国为392 篇（见表7）。通过论文数量比较，显示出中国在该领域已经紧紧跟住了世界科学前沿。中国论文数量的快速增长，主要集中在1999~2003 年间。此间，中国SCI 论文占世界的份额为12.44%，而1994—1998年间的份额仅为4.16%。中国论文数量的高速增长，直接导致了中国在该领域论文数量的排名从世界第22位，跃居到2003年的世界第2。与此同时，中国论文的被引频次也从1994—1998年世界排名第10 上升到1999—2003年世界排名第6。

综合比较中国论文的篇均引文指标和世界TOP10% 引文基准，中国与科技五强相比差距明显。尽管如此，我们从数据（表1，表2，图3）中可以看到，这种差距随着中国科研工作者的努力正在不断地缩小。尤其是篇均引文指标在1999~2003 年的5 年间，正在接近世界平均水平，较前一个5年有了明显提高。由于篇均引文指标和世界TOP10%引文基准的时间滞后性，我们期待着2005年以后在这两个指标上有一个大的改观，因为，中国的论文数量在2003年已经位居世界第2。

亚洲四小龙之一的韩国不仅在催化不对称合成领域表现出了良好的发展态势，而且在多孔材料领域也显示出了不俗的科研能力。其论文数量从1994年位居世界第37名，跃居2003 年的世界6名，被引频次数量从1994年的39名上升到2003年的第8名（见表7，表8）。

在多孔材料领域，世界论文排名前10的科研机构数据显示，中国的复旦大学与吉林大学分别位居世界第2和第10。按引文数量排名，复旦大学也入围排名第七，彰显了中国在该领域的研究实力。美国有两家机构入围论文数量TOP10（见表3，表4），位次居中，但在引文数量排名中美国仍然体现了一个科技超级大国的实力，不仅加州大学圣塔芭芭拉分校稳坐头把交椅，而且同时还有3所美国大学入围。