金屬材料，文章的故事

最近在知乎看到了一個和我很有關系的問題，“金屬材料方面發一區論文是什么水平？有多難發？”然而悲哀的是完全沒有人邀請我回答，于是我決定結合我的自身經歷寫點東西來回答這個問題，放在專欄里面，也算是偷一個小懶。

金屬材料，可以說是人類系統研究的最深入最透徹的材料體系，然而針對金屬材料的優秀雜志卻并不多，而如果按照中科院分區一區來篩選，更是少之又少。我在常用的分區查詢網站上搜索了所有學科的一區雜志，一共560本，其中材料領域相關雜志的很多，但如果把review雜志去掉，并且把帶有nano，energy，bio和其他一些明顯帶有傾向性的雜志去掉之后，剩下的雜志則只有Nature materials, NPG Asia materials, Advanced materials, Advanced functional materials, Acta materialia, Corrosion science, Chemistry of materials, Journal of materials chemistry, ACS applied materials and interfaces以及Journal of physical chemistry letters，總共10本。其中，前四本屬于材料領域的綜合期刊，影響因子和認可度都是比較高的，其中當然會發表金屬材料相關的文章，但占比例很低，而后面四本則相對偏向功能材料和先進材料，涵蓋的范圍也非常廣。實際上真正面向金屬材料的只有Acta materialia和Corrosion science這兩本。長久以來，Acta materalia作為金屬材料領域的頂級雜志是沒有任何爭議的（而另外一本雜志Scripta materialia與Acta materialia一體化，專門接受篇幅較短的通訊類文章）。如果把Acta materialia作為代表，那么以上這些內容基本上回答了，金屬材料方面發一區論文是什么水平，我個人認為可以約等于一些前沿的材料方向發Advanced materials的水平。當然，考慮影響因子等其他客觀因素，或許稍微弱一點點，但完全算得上業內優秀的水平。

（看看Acta materialia的封面，大字寫著structure, properties,modelling還有processing）

那么，發這個文章有多難呢？我針對這兩本雜志的文章發表數量做了一個統計，包括雜志總量和以通訊地址包含China為篩選條件的數量。

*數據來源web of science，因為2017年不完整，所以選2016年的數據作為最新代表。另外包括了5年內數據和自1970年以來的數據。注意，Acta materialia是1953年創辦，Scripta materialia是1967年創辦，而web of science的數據基本上是1970年才開始的，所以我就選了這么一個時間段。這里篩選中國的文章并沒有特別的意思，只是單純的看看國人的數據而已。

根據近五年數據來看，基本上，這兩本雜志每年的發表文章數量大概是750篇和500篇，加起來也就是1200-1300篇。而其中通訊地址包含中國的，每年大概都在150篇左右，加起來300篇，占總量比例略高于20%。做一個橫向對比，近五年中國學者在Nature, Science上發表文章的數量分別是587和509篇，絕對數量實際上并沒有比Acta和Scripta少太多，但是占總量比例僅為4%左右；而同為材料領域內的頂級期刊，中國學者近五年在Advanced materials上發表文章的數量是驚人的1830篇，占總量的比例更是接近40%。僅從數量上看，我可以下一個不一定準確的結論，那就是中國學者在Acta materialia和scripta materialia上發表文章的難度并不比在Advanced materials上發表文章的難度低。當然，單純比較數量而不考慮整體研究人群的總數和投入是不正確的，比如假設全國做金屬材料研究的學者有一萬人，投入經費一個億，而做先進材料的學者有一百萬人，投入經費一千億，那按比例來看，發Advanced materials就要困難多了。不過在沒有這些信息的情況下，僅憑數量我個人仍然認為，金屬材料研究人員，或者傳統無機非金屬材料的研究人員，能夠在Acta materialia上發表文章是一件很值得肯定和贊賞的成績。畢竟每年也就只有二三百人能以第一作者的身份把自己的文章發表出去。（注意，Acta materialia并非只接收金屬材料方面的文章，同樣也接受傳統無機非金屬材料的文章，因此實際上金屬材料方面發表在Acta materialia上的文章數量會更少。）

很幸運，我開始科研工作之后的第一篇文章就發表在Acta materialia上，并且之后還榮幸的成了它的審稿人，所以我就談談這個過程中的一些收獲，也試著給朋友們一點小小的建議。

首先，我想談的第一點，就是雜志的定位和取向。Acta materialia這本雜志的在作者須知中明確表示(原文為英文，我這里直接翻譯中文大概意思)我們重點接收深入理解探討制備工藝，結構與無機材料性能之間內在聯系的研究型長文，特別針對一下三點：

1. 用創新的實驗手段和理論來理解材料性能；

2. 闡述材料制備工藝與材料性能的內在聯系；

3. 通過表征材料的結構來深入理解材料性能；

相對應的，Scripta materialia雜志則表明我們重點接收深入理解無機材料結構和性能之間內在聯系的原創通訊類短文，特別針對以下五點：

1. 探索新材料的功能與結構的工程應用前景；

2. 通過表征材料的結構來深入理解材料性能；

3. 用創新的實驗手段和理論來理解材料性能；

4. 通過理論模擬結合實驗結果理解材料性能；

5. 闡述材料制備工藝與材料性能的內在聯系；

通篇看過去，除了對篇幅的要求，二者大體相同，其中的核心概念，一言以蔽之，理解材料性能。注意，重點不是材料性能本身，而是如何通過科學的方法去理解。也就是說，研究的材料性能可以沒有突破，沒有提高，但對其背后的機理認識和解釋必須非常健全和充分。

我在專欄中不止一次的提到，材料科學領域有一句名言，結構決定性能！想要深入理解材料性能，必先正確認識材料結構。同樣根據Acta materialia的作者須知，“結構”這個概念是跨尺度的，可以是原子排列，化學成分，電子構型或者纖維結構。因此這里我首先非常認同知乎用戶Vincent Fu在知乎問題下的回答，想要在金屬材料方面發表頂級文章，或者說，做出優秀的研究成果，第一方面，就是精細表征材料顯微結構。有時候我們戲稱，一張漂亮的電鏡照片可以使一篇文章提升一個檔次，雖然有些夸張，但卻是反映了實際情況。目前，隨著材料表征設備水平的不斷提高，人們可以越來越深入的觀察材料的結構，TEM，AFM，EBSD，小到一個原子，一個晶粒，都可以看的清清楚楚，明明白白。然而，想要自己的工作更有辨識度，更有意義，單純依靠商業化的設備是不夠的，我的導師就曾經反復跟我強調，大家都用一樣的測試設備做一樣的設備，你能比別人好多少呢？要在開發測試設備，至少是開發測試功能等方面下功夫，做和別人不一樣的表征，才能得到與眾不同的分析結果。

在得到了材料結構的直接證據之后，如何理解結構和性能之間的內在聯系，第二方面，可以說是理論層面的創新。最初級的，用傳統理論解釋新現象，用新理論解釋過去不能解釋的問題，這些都屬于基本的概念遷移，還算不上真正的創新，這些工作不見得就沒有意義，有些甚至很有啟發性。進一步的，在傳統理論的基礎上舍棄一些近似，引入更多修正，從而更逼近真實材料的情況，這種微創新，通俗的說就是在別人修好的路上走的更遠順便看更多的風景，事實上目前傳統無機材料方面，包括金屬材料，大多數的研究都處于這個層面。更高境界的，透徹的認識傳統理論，敢于在傳統理論的基本假設層面上作顛覆性的改變，從而在理論層面上作出真正的創新，這需要強大的數學，物理和化學的基礎知識，并非一朝一夕就能夠實現，想要做出這種層次的工作，有時候運氣也是個大問題。當然，這樣的工作有可能Acta materialia已經容不下了，可以試試Nature和Science了。另外需要指出的是，在理論方面，計算材料學正在發揮著越來越重要的作用。過去我經常覺得很多計算類文章都很水，但是現在當我自己真正開始進行計算和模擬工作之后，我才開始慢慢理解其中的內涵，很多創新不是憑空想象，而是具象基于顯微結構，抽象基于計算數據的結合體，從無到有建立模型選擇數據計算結果實際上更難，也更有意義。能夠把計算和模擬結果與實驗結果進行對比分析，這樣的研究正是目前最受歡迎也最有價值的工作方向。

以上兩方面，基本上涵蓋了Acta materialia和Scripta materialia的大部分，但同時，創新的材料制備工藝則是其中另外相對比較特殊的一個方面。我再次強調，結構決定性能，但是更進一步的，對大多數金屬材料而言，制備工藝決定了材料結構，而這兩者之間的內在聯系很多時候并沒有非常清晰的理論作為依據，更多的還要依靠經驗來判斷。想要在制備方法或工藝方面有所創新，從而得到特定的材料性能，不但需要熟知材料科學，更多的，還要建立一種工程思維。然而，很多時候，科學思維和工程思維是不容易兼容的，如果能夠從工藝出發，控制結構，進而控制性能，并且可以透徹的洞悉每一個環節背后的內在聯系和規律，那我認為這樣的研究絕對稱得上頂級，而這樣的人，也絕對稱得上大師。

以上，總結起來就是三點，結構看的清，道理講的通，樣品做的出，三者得其一，可謂合格，三者得其二，可謂優秀，三者兼得，未來之星就是你。當然，說了這些大多都是個人感悟，科研畢竟還是要自己一點一點動手動腦做出來，我的經驗可能未必有什么實際的參考價值。如果大家覺得可讀，下次我再分享一些寫文章和審稿過程中的心得。

祝各位同行的研究工作一切順利！

本文轉載自知乎專欄——材料那些事兒，原文鏈接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/26661039

材料牛編輯整理。