金属材料，文章的故事

最近在知乎看到了一个和我很有关系的问题，“金属材料方面发一区论文是什么水平？有多难发？”然而悲哀的是完全没有人邀请我回答，于是我决定结合我的自身经历写点东西来回答这个问题，放在专栏里面，也算是偷一个小懒。

金属材料，可以说是人类系统研究的最深入最透彻的材料体系，然而针对金属材料的优秀杂志却并不多，而如果按照中科院分区一区来筛选，更是少之又少。我在常用的分区查询网站上搜索了所有学科的一区杂志，一共560本，其中材料领域相关杂志的很多，但如果把review杂志去掉，并且把带有nano，energy，bio和其他一些明显带有倾向性的杂志去掉之后，剩下的杂志则只有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，总共10本。其中，前四本属于材料领域的综合期刊，影响因子和认可度都是比较高的，其中当然会发表金属材料相关的文章，但占比例很低，而后面四本则相对偏向功能材料和先进材料，涵盖的范围也非常广。实际上真正面向金属材料的只有Acta materialia和Corrosion science这两本。长久以来，Acta materalia作为金属材料领域的顶级杂志是没有任何争议的（而另外一本杂志Scripta materialia与Acta materialia一体化，专门接受篇幅较短的通讯类文章）。如果把Acta materialia作为代表，那么以上这些内容基本上回答了，金属材料方面发一区论文是什么水平，我个人认为可以约等于一些前沿的材料方向发Advanced materials的水平。当然，考虑影响因子等其他客观因素，或许稍微弱一点点，但完全算得上业内优秀的水平。

（看看Acta materialia的封面，大字写着structure, properties,modelling还有processing）

那么，发这个文章有多难呢？我针对这两本杂志的文章发表数量做了一个统计，包括杂志总量和以通讯地址包含China为筛选条件的数量。

*数据来源web of science，因为2017年不完整，所以选2016年的数据作为最新代表。另外包括了5年内数据和自1970年以来的数据。注意，Acta materialia是1953年创办，Scripta materialia是1967年创办，而web of science的数据基本上是1970年才开始的，所以我就选了这么一个时间段。这里筛选中国的文章并没有特别的意思，只是单纯的看看国人的数据而已。

根据近五年数据来看，基本上，这两本杂志每年的发表文章数量大概是750篇和500篇，加起来也就是1200-1300篇。而其中通讯地址包含中国的，每年大概都在150篇左右，加起来300篇，占总量比例略高于20%。做一个横向对比，近五年中国学者在Nature, Science上发表文章的数量分别是587和509篇，绝对数量实际上并没有比Acta和Scripta少太多，但是占总量比例仅为4%左右；而同为材料领域内的顶级期刊，中国学者近五年在Advanced materials上发表文章的数量是惊人的1830篇，占总量的比例更是接近40%。仅从数量上看，我可以下一个不一定准确的结论，那就是中国学者在Acta materialia和scripta materialia上发表文章的难度并不比在Advanced materials上发表文章的难度低。当然，单纯比较数量而不考虑整体研究人群的总数和投入是不正确的，比如假设全国做金属材料研究的学者有一万人，投入经费一个亿，而做先进材料的学者有一百万人，投入经费一千亿，那按比例来看，发Advanced materials就要困难多了。不过在没有这些信息的情况下，仅凭数量我个人仍然认为，金属材料研究人员，或者传统无机非金属材料的研究人员，能够在Acta materialia上发表文章是一件很值得肯定和赞赏的成绩。毕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发表出去。（注意，Acta materialia并非只接收金属材料方面的文章，同样也接受传统无机非金属材料的文章，因此实际上金属材料方面发表在Acta materialia上的文章数量会更少。）

很幸运，我开始科研工作之后的第一篇文章就发表在Acta materialia上，并且之后还荣幸的成了它的审稿人，所以我就谈谈这个过程中的一些收获，也试着给朋友们一点小小的建议。

首先，我想谈的第一点，就是杂志的定位和取向。Acta materialia这本杂志的在作者须知中明确表示(原文为英文，我这里直接翻译中文大概意思)我们重点接收深入理解探讨制备工艺，结构与无机材料性能之间内在联系的研究型长文，特别针对一下三点：

1. 用创新的实验手段和理论来理解材料性能；

2. 阐述材料制备工艺与材料性能的内在联系；

3. 通过表征材料的结构来深入理解材料性能；

相对应的，Scripta materialia杂志则表明我们重点接收深入理解无机材料结构和性能之间内在联系的原创通讯类短文，特别针对以下五点：

1. 探索新材料的功能与结构的工程应用前景；

2. 通过表征材料的结构来深入理解材料性能；

3. 用创新的实验手段和理论来理解材料性能；

4. 通过理论模拟结合实验结果理解材料性能；

5. 阐述材料制备工艺与材料性能的内在联系；

通篇看过去，除了对篇幅的要求，二者大体相同，其中的核心概念，一言以蔽之，理解材料性能。注意，重点不是材料性能本身，而是如何通过科学的方法去理解。也就是说，研究的材料性能可以没有突破，没有提高，但对其背后的机理认识和解释必须非常健全和充分。

我在专栏中不止一次的提到，材料科学领域有一句名言，结构决定性能！想要深入理解材料性能，必先正确认识材料结构。同样根据Acta materialia的作者须知，“结构”这个概念是跨尺度的，可以是原子排列，化学成分，电子构型或者纤维结构。因此这里我首先非常认同知乎用户Vincent Fu在知乎问题下的回答，想要在金属材料方面发表顶级文章，或者说，做出优秀的研究成果，第一方面，就是精细表征材料显微结构。有时候我们戏称，一张漂亮的电镜照片可以使一篇文章提升一个档次，虽然有些夸张，但却是反映了实际情况。目前，随着材料表征设备水平的不断提高，人们可以越来越深入的观察材料的结构，TEM，AFM，EBSD，小到一个原子，一个晶粒，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识度，更有意义，单纯依靠商业化的设备是不够的，我的导师就曾经反复跟我强调，大家都用一样的测试设备做一样的设备，你能比别人好多少呢？要在开发测试设备，至少是开发测试功能等方面下功夫，做和别人不一样的表征，才能得到与众不同的分析结果。

在得到了材料结构的直接证据之后，如何理解结构和性能之间的内在联系，第二方面，可以说是理论层面的创新。最初级的，用传统理论解释新现象，用新理论解释过去不能解释的问题，这些都属于基本的概念迁移，还算不上真正的创新，这些工作不见得就没有意义，有些甚至很有启发性。进一步的，在传统理论的基础上舍弃一些近似，引入更多修正，从而更逼近真实材料的情况，这种微创新，通俗的说就是在别人修好的路上走的更远顺便看更多的风景，事实上目前传统无机材料方面，包括金属材料，大多数的研究都处于这个层面。更高境界的，透彻的认识传统理论，敢于在传统理论的基本假设层面上作颠覆性的改变，从而在理论层面上作出真正的创新，这需要强大的数学，物理和化学的基础知识，并非一朝一夕就能够实现，想要做出这种层次的工作，有时候运气也是个大问题。当然，这样的工作有可能Acta materialia已经容不下了，可以试试Nature和Science了。另外需要指出的是，在理论方面，计算材料学正在发挥着越来越重要的作用。过去我经常觉得很多计算类文章都很水，但是现在当我自己真正开始进行计算和模拟工作之后，我才开始慢慢理解其中的内涵，很多创新不是凭空想象，而是具象基于显微结构，抽象基于计算数据的结合体，从无到有建立模型选择数据计算结果实际上更难，也更有意义。能够把计算和模拟结果与实验结果进行对比分析，这样的研究正是目前最受欢迎也最有价值的工作方向。

以上两方面，基本上涵盖了Acta materialia和Scripta materialia的大部分，但同时，创新的材料制备工艺则是其中另外相对比较特殊的一个方面。我再次强调，结构决定性能，但是更进一步的，对大多数金属材料而言，制备工艺决定了材料结构，而这两者之间的内在联系很多时候并没有非常清晰的理论作为依据，更多的还要依靠经验来判断。想要在制备方法或工艺方面有所创新，从而得到特定的材料性能，不但需要熟知材料科学，更多的，还要建立一种工程思维。然而，很多时候，科学思维和工程思维是不容易兼容的，如果能够从工艺出发，控制结构，进而控制性能，并且可以透彻的洞悉每一个环节背后的内在联系和规律，那我认为这样的研究绝对称得上顶级，而这样的人，也绝对称得上大师。

以上，总结起来就是三点，结构看的清，道理讲的通，样品做的出，三者得其一，可谓合格，三者得其二，可谓优秀，三者兼得，未来之星就是你。当然，说了这些大多都是个人感悟，科研毕竟还是要自己一点一点动手动脑做出来，我的经验可能未必有什么实际的参考价值。如果大家觉得可读，下次我再分享一些写文章和审稿过程中的心得。

祝各位同行的研究工作一切顺利！

本文转载自知乎专栏——材料那些事儿，原文链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/26661039

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