隱身材料技術的熱點研究方向和人才分布

隱身材料技術的熱點研究方向和人才分布

本文中分析數(shù)據(jù)使用智譜·AI 研發(fā)的 Aminer 系統(tǒng)科技情報大數(shù)據(jù)挖掘與服務系統(tǒng)平臺作為基礎數(shù)據(jù)。論文數(shù)據(jù)采用  2010-2020 年期間隱身材料科技領域的高水平論文數(shù)據(jù)（共計 9462 篇），論文的期刊源包括入選 SCI 的期刊，中科院一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)中隱身材料領域的主要期刊，以及通過專家判斷推薦的期刊。文獻限定為英文文獻。

AMiner 大數(shù)據(jù)平臺，隱身材料方面的研究熱點詞云顯示：本領域涉及的學科方向眾多，包括光學、物理學、材料學、電磁學等。研究者關注的重點研究方向，主要聚焦于光學隱身性能、磁性材料、力學性能、介電常數(shù)等。

其中光學方向，研究者關注點主要集中在材料的折射率、負折射率、光學性質。在材料本身方面，近年來研究熱度較高的點是磁性材料，鐵、鎳、鋅、不銹鋼、奧氏體和相變材料等也屬于熱點研究方向；材料的介電常數(shù)、晶粒度、粒徑也是受到廣泛關注的研究點。在隱身性能方面，熱度最高的研究方向是光學性能和力學性能。力學性能主要反映了結構型吸波材料方面的研究應用需求，可見，結構型吸波材料受關注度較高。

表1 隱身材料的熱點研究方向

從論文作者所在國家來看，中國的文獻量領先于其他國家，總計 2400 篇，其次是美國，共計 1839 篇，中美兩國所發(fā)文獻占全部文獻數(shù)量的 44.8%。發(fā)文量前十的國家包括中國、美國、印度、英國、日本、德國、韓國、法國、加拿大、意大利。其中亞洲國家有中、印、日、韓四個，北美國家包括美國和加拿大，歐洲國家包括英國、德國、法國和意大利。整體來看，亞洲國家的論文引用數(shù)低于英國、美國、德國等歐美國家。

表2 隱身材料領域發(fā)文量TOP10國家

數(shù)據(jù)來源：AMiner大數(shù)據(jù)平臺

從論文發(fā)表的合作關系來，中美是各國的主要合作國家。合作最密切的 10 個國家為：中國—美國：366 篇；中國—日本：76 篇；印度—美國：74 篇；中國—新加坡：68 篇；英國—美國：60 篇；中國—英國：54 篇；韓國—美國：50 篇；德國—美國：48 篇；中國—加拿大：47 篇；日本—美國：37 篇。過去十年，中國的論文之中出現(xiàn)過美國、日本、新加坡、英國、加拿大、澳大利亞、印度等 20 個合作國家。

隱身材料領域發(fā)表論文數(shù)量排名前 20 的機構見下表所示。數(shù)據(jù)顯示，文獻量前 20 的機構中，有七所位于中國，國內(nèi)機構根據(jù)文獻數(shù)量排序依次是：中科院、電子科技大學、南京大學、西北工業(yè)大學、浙江大學、哈爾濱工業(yè)大學和華中科技大學。

前二十機構中包含六所美國機構，其中加利福尼亞大學的論文數(shù)量位居榜首。其余七所機構分別位于印度、法國、新加坡、日本、英國、韓國和澳大利亞。整體來看，美國加州大學、洛斯阿拉莫斯國家實驗室、新加坡國立大學、英國謝菲爾德大學等機構的論文平均引用量較高，我國機構的平均引用量和上述機構相比存在一定的差距。

表4 隱身材料領域文獻量TOP20機構

數(shù)據(jù)來源：AMiner大數(shù)據(jù)平臺

將 H 指數(shù)^[1]設定在 5，得出隱身材料領域學者總計 6379 名。學者主要集中在中美兩國，還包括亞洲地區(qū)的日本、印度以及韓國，歐洲地區(qū)的英國、意大利、法國、德國，以及北美洲的加拿大。中美兩國學者的數(shù)量占該領域全球學者總量的 30.1%。

表 5 隱身材料領域人才主要分布國家

數(shù)據(jù)來源：AMiner大數(shù)據(jù)平臺

擁有隱身材料領域學者數(shù)量較多的機構主要分布在中美兩國。其中有 13 所機構位于中國，分別是中科院、北京科技大學、清華大學、電子科技大學、南京大學、華中科技大學、東南大學、天津大學、哈爾濱工業(yè)大學、中南大學、浙江大學、同濟大學和上海交通大學。此外，有加利福尼亞大學等 3 所機構位于美國。其余 4 所機構分別分布在新加坡、印度、日本和法國。

表 6 隱身材料領域人才主要分布機構

數(shù)據(jù)來源：AMiner大數(shù)據(jù)平臺

我國隱身材料的研究機構包括傳統(tǒng)理工強校（清華、哈工大、華中科大等）、國防科技類院校（西工大、北理工、南航等）、特色類院校（電子科大、北科大）、軍事類院校（空軍工程大學等）。本領域的研究學者分布也以上述高等院校為主，另外還有少部分學者分布在國防科技單位（中國兵器工業(yè)集團等）和材料類企業(yè)（如光啟、東信微波等）。本報告基于 AMiner 科技大數(shù)據(jù)平臺，整理出 25 名國內(nèi)隱身材料領域代表性學者，并對部分 H-index 較高（＞40）的學者生成畫像：

表 7 中國隱身材料研究領域代表性學者

數(shù)據(jù)來源：AMiner大數(shù)據(jù)平臺，公開資料整理。

東南大學信息科學與工程學院教授。中國科學院院士、東南大學毫米波國家重點實驗室主任、電磁空間科學與技術研究院院長、西安電子科技大學電子工程學院院長。崔鐵軍教授在電磁超材料（Metamaterials）和復雜目標及復雜環(huán)境電磁散射特性建模方面進行了系統(tǒng)而深入的研究，取得了一批創(chuàng)新性成果。作為課題組帶頭人帶領團隊于 2010 年憑借“基于超材料實現(xiàn)微波段三維隱身和電磁黑洞”獲得中國十大科學進展。作為第一完成人獲得 2014 年國家自然科學二等獎、2016 年軍隊科學技術進步一等獎、及 2018 年國家自然科學二等獎。

圖 1 崔鐵軍教授AMiner平臺學者畫像

數(shù)據(jù)來源：AMiner大數(shù)據(jù)平臺

中國工程院院士，現(xiàn)任中科院光電技術研究所所長，微細加工光學技術國家重點實驗室主任。是我國微納光學和亞波長電磁學的主要開拓者之一。在超構表面波、懸鏈線光學、亞波長電磁學、工程光學 2.0 等領域取得了系統(tǒng)性的成果，突破了經(jīng)典衍射極限、折反射定律等傳統(tǒng)光學理論的局限，研制出新型大視場、高分辨/超分辨成像器件和系統(tǒng)，以及系列薄型天線和吸波材料。獲國家技術發(fā)明一等獎。

圖 2 羅先剛教授AMiner平臺學者畫像

數(shù)據(jù)來源：AMiner大數(shù)據(jù)平臺

浙江大學信息與電子工程學院教授。教育部長江特聘教授，國家杰出青年基金獲得者，2021 年當選為 IEEE Fellow。現(xiàn)任浙江省先進微納電子器件智能系統(tǒng)及應用重點實驗室副主任、浙江大學信息與電子工程學院院長。陳紅勝教授的主要研究方向是電磁波理論及應用，新型人工電磁介質，電磁波隱身，深度學習與智能電磁調控。有關新型電磁波隱身、逆契倫科夫輻射效應以及負折射效應的論文多次被 Nature、Nature Photonics、Nature China 等列為研究亮點；研究工作被中國科學院《科學發(fā)展報告》選為中國具有代表性研究成果。

圖 3 陳紅勝教授AMiner平臺學者畫像

數(shù)據(jù)來源：AMiner大數(shù)據(jù)平臺

武漢理工大學材料科學與工程學院教授，英國皇家化學會會士，中國微米納米技術學會會士。武漢理工大學材料學科首席教授，兼任總裝某專家組成員。官建國教授的研究方向：納米復合結構、超材料、光子晶體、納微發(fā)動機、隱身偽裝與屏蔽復合材料。曾獲軍隊科技進步一等獎，部分研究成果在多個國家重要工程上實現(xiàn)了規(guī)?；瘧煤彤a(chǎn)業(yè)化。

圖 4 官建國教授AMiner平臺學者畫像

南開大學材料科學與工程學院教授，南開大學碳納米科技及高分子復合材料研究中心主任。主要從事碳納米材料、電磁功能復合材料、高分子智能材料及器件等方面的研究，開拓了碳納米材料在國防領域的重要應用。黃毅教授的研究方向：新型高分子智能材料及器件（智能驅動、傳感、自修復等）；電磁屏蔽及吸波材料；碳納米材料（石墨烯、碳納米管等）的宏量制備及應用；聚合物納米復合材料、光電磁功能材料。2018 年獲國家自然科學二等獎（R3）。在國際上首次發(fā)現(xiàn)并驗證了石墨烯的室溫鐵磁性（Nano Lett），這項研究被 Nature China 選為 2009 年中國大陸及香港地區(qū)的突出科研成果。

圖 5 黃毅教授AMiner平臺學者畫像數(shù)據(jù)來源：AMiner大數(shù)據(jù)平臺

哈爾濱工業(yè)大學化學系教授。韓喜江教授的研究方向：無機材料化學、光電磁功能高分子、膠體與界面化學。

圖 6 韓喜江教授AMiner平臺學者畫像

本章節(jié)以隱身材料研究領域關鍵詞為線索，構建檢索詞組和范圍，檢索范圍涵蓋全球五大主要專利局，共獲得專利信息 4.17 萬余條；并對獲得的專利信息進行篩選排除、簡單組合并分析，結果如下：

1.專利申請情況

在隱身材料專利申請方面，世界范圍內(nèi)，隱形材料相關專利申請數(shù)量二十年間翻了近三倍，由 2002 年的 96 件增至 2021 年的 275 件。

表 8 隱身材料專利申請趨勢

申請（專利權）人國別方面，美國的申請數(shù)量曾長期占據(jù)主導地位。自 2012 年以后，中國的申請（專利權）人數(shù)量顯著增長，并超越美國。截止目前，申請（專利權）人總量方面，美國占據(jù)首位，其次為中國，中美兩國明顯高于其他國家。中國和美國以外，其他專利申請數(shù)量較多的國家排名依次為日本、德國、英國、加拿大、印度、法國、韓國、俄羅斯。

表 9 申請（專利權）人國家信息

數(shù)據(jù)來源：AMiner大數(shù)據(jù)平臺

2.申請專利方向與機構

從專利申請人所在機構性質來看，多以實體企業(yè)或具有特定方向（如國防或軍用）的研究機構為主，高等院校并不占據(jù)主導地位。數(shù)據(jù)顯示，國際（不包含中國）隱身材料技術領域專利數(shù)量前十機構中，僅有加州大學一家高校，其余全部為企業(yè)。

從機構所屬國家來看，有 7 家位于美國，2 家位于日本，1 家位于英國，可以反映出美國企業(yè)在隱身材料方面的領先地位。

從機構經(jīng)營業(yè)務類型來看，國外在該領域獲得較多專利的都是軍火、防務和飛機制造領域的國際巨頭，如洛克希德·馬丁、雷神公司等，此外還包括一部分特種材料企業(yè)、電子系統(tǒng)企業(yè)、政府機構（美國海軍研究實驗室）和大學。

表 10 隱身材料專利申請（專利權）人國際機構TOP10

數(shù)據(jù)來源：AMiner大數(shù)據(jù)平臺

洛克希德·馬丁公司（Lockheed Martin Corporation）是美國最大的軍火商。在隱身材料方面，其專利涉及范圍較廣，包括光學隱身（如專利US20050213217，US5854298A），電磁波隱身材料（US20030235709A1，US5552455A），除相關材料外，涉及到的隱身技術還有反射回波干擾、切換發(fā)動機工作模式來減少雷達截面特性等技術手段。

應用納米結構方案公司（Applied NanoStructured Solutions， LLC ）是洛克希德·馬丁公司的全資子公司，該公司通過連續(xù)和可生產(chǎn)可擴展的工藝將碳納米結構（CNS）直接生長到各種基板上，基板種類包括玻璃、陶瓷和金屬。該過程 CNS 含量可調，因此可造出大量不同種類復合材料。圍繞此項技術，ANS 申請了大量專利。這些復合材料具有多功能性能，如可以增強的機械性能以及類似金屬的導熱性和導電性。

英國 BAE 系統(tǒng)公司的產(chǎn)品范圍已涵蓋海陸空三棲武器系統(tǒng)，其中在戰(zhàn)機、坦克等地面武器以及核潛艇、航母研發(fā)和建造領域占有領先優(yōu)勢。從專利看，BAE System 申請了大量飛行器、車輛、掩蔽所、水下艦艇的隱身技術相關專利，包括了外形隱身技術（如US11192647）、電子對抗方式（如WO2016162684A1）、隱身涂料技術（如US9834319）。技術全面，涵蓋武器類型齊全。

日本東工株式會社申請的專利包括多層疊片制式的遠紅外偽裝和雷達偽裝材料，發(fā)泡塑料吸波材料，含金屬的織品或者面料這幾種形式。涵蓋了雷達偽裝，紅外偽裝，熱偽裝。

此外，瑞典戴鉑公司也申請有多個隱身材料的專利。涉及到的材料種類包括金屬紡織雷達偽裝材料，針刺纖維遠紅外偽裝材料，蜂窩狀塑料復合材料，三維多孔偽裝材料、金屬纖維與塑料薄膜混編材料等。涵蓋了雷達偽裝，紅外偽裝，熱偽裝，和光學偽裝各方面。

不同于國外，我國在隱身材料技術上的專利主要依托于高校的科研力量。專利數(shù)量前十機構中，有 8 所高校，其中以國防科技類高校為主，包括哈工大、西工大、國防科技大等。排名第7位的深圳光啟高等理工研究院，是由深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司的控股企業(yè)深圳大鵬光啟科技有限公司于 2010 年全資注冊發(fā)起的一家民辦非企業(yè)新型科研機構，是我國超材料領域的新型科研機構，是科技部超材料電磁調制技術國家重點實驗室的依托單位，在超材料等方面一直處于國內(nèi)的領先位置，對于隱身材料有著深入的研究，因此對專利布局起步較早。排名第 9 的北京機電工程研究所（有限公司），是國內(nèi)從事熱處理技術開發(fā)與技術專業(yè)的主導科研機構，在熱處理行業(yè)具有廣泛的影響力。在冶金、重機、軍工等行業(yè)的大型非標工業(yè)加熱設備、生產(chǎn)線及成套工藝方面具有獨特的技術和經(jīng)驗，多次獲得技術進步獎。

表 11 隱身材料專利申請（專利權）人國內(nèi)機構TOP10

數(shù)據(jù)來源：AMiner大數(shù)據(jù)平臺

注：

[1]H指數(shù)(H index)是一個混合量化指標，可用于評估研究人員的學術產(chǎn)出數(shù)量與學術產(chǎn)出水平。H指數(shù)能夠比較準確地反映一個人的學術成就。一個人的H指數(shù)越高，則表明他的論文影響力越大。

編輯｜段文秀

審核、責編｜楊帆