“无铅时代”群雄逐鹿、谁与争锋？

2000年荷兰在一批市场销售的游戏机的电缆中发现镉。事实上，电气电子产品在生产中大量使用的焊锡、包装箱印刷的油墨都含有铅等有害重金属。随后，欧盟为了保护环境和人民健康而推出的一项限制在电子电气产品中使用某些有害物质的法规（在欧盟称为Directive即“指令”）。该指令于2003年2月13日正式发布，被限制的有害物质包括：铅(Pb)，镉(Cd)，汞(Hg)，六价铬(Cr6+)，多溴联苯(PBBs)和多溴二苯醚(PBDEs)六项有害物质，2015年又新增了4项邻苯二甲酸脂物质，被限制的有害物质增至十项，也称为RoHS2.0。之所以称为RoHS，是该法规英文全称Restriction of the use of certain hazardous substances的缩写，翻译成中文的意思就是：关于限制在电子电气设备中使用某些有害成分的指令。

图1、(ROHS指令)2011/65/EU

RoHS指令的发布迅速推动了无铅材料研究方向的兴起，我们利用Web of  Sciencs对无铅材料研究方向的发文数量、引文数量进行了统计，从图2中可以看出2003年以前关于无铅材料研究的论文数量非常少，2003年以后无铅材料研究方向的论文数量呈现线性增加趋势，甚至在2016-2020年五年期间年均发文量接近500篇，截止到2020年11月28日，WOS共计收录了5697篇无铅材料研究方向的论文。在这里需要指出的是2003年Saito等人在《Nature》发表了题为Lead-free piezoceramics的研究论文，一石激起千层浪，目前该篇论文已被引用4023次，每年被引236次，可以毫不夸张的说这篇论文应该是无铅压电材料的开山巨作，其中在2013-2018年期间年均被引次数超高300次，基本上发表在该期间的无铅压电论文基本都引用了Satio这篇论文。

图3显示的是无铅压电材料研究方向每年引文数量统计图，和图2相似，2003年关于无铅压电材料的引文数量很少，甚至在统计图中无法看出。2003年之后引文数量呈指数型上升趋势，2014年引文数量达到了10000次，2019年也达到了19000余次，截止到2020年11月28日，无铅材料研究方向的论文引文数已达142202，篇均被引24.96次，H指数为147。与传统热门领域相比，论文数量、引文数量和H指数还是相对较少的。

图2、无铅压电材料研究方向每年发表的论文数量统计图

图3、无铅压电材料研究方向每年引文数量统计图

下表是无铅压电领域论文引用量排Top50榜单，如前文所述Satio等人发表的Lead-free piezoceramics论文当之无愧排名第一。Roedel, Juergen等人于2009年发表在JOURNAL OF THE AMERICAN CERAMIC SOCIETY的综述论文目前引用量也达到了2000余次，可想而知美陶当年的江湖地位。排名第三的却是一篇1991年发表在JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS的“老论文”这和上文提到的2003年这个时间节点并不吻合，这恰恰说明了日本研究人员对于前沿研究方向的前瞻性，而不是盲目跟风，该论文在2005年之前的引用量几乎为0，而在2007年之后的14年间每年的引用量均到达了100次以上，做BNT-BT研究的小伙伴可以好好看看这篇论文哦。巧合的是排名第9的也是日本科研人员于1999年发表在JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS上的一篇关于BNT-BKT研究论文（强大的JJAP）。这两篇论文也是榜单上仅有的发表在2000年之前的论文。

榜单上的论文主要以无铅压电陶瓷为主，还包含极少量的无铅压电薄膜、氧离子传导体等方向。共计38篇研究论文，12篇综述，研究体系主要为KNN基、BNT基、BT基。发表国家主要是美国、日本、德国和中国。目前国内多个课题组在无铅压电材料领域后来居上，也取得了令人瞩目的成绩，例如：西安交通大学（PRL,2009,）四川大学、清华大学、南京大学、中国科学技术大学、合肥工业大学等，均有上榜。

“无铅时代”群雄逐鹿，谁与争锋，到底是传统豪门实力越来越强还是后来者居上，我们且看未来！

数据来源：科睿唯安

检索词：Lead-free Piezoelectric

检索日期：2020-11-28

诚邀投稿

欢迎各位专家学者、研究生提供稿件（最新科研进展、论文解读、实验原理介绍、论文投稿经验介绍、学术交流、招聘招生信息等）至[e-mail]，并请注明详细联系信息。

欢迎加入微信群

为了便于电介质同行之间的相互交流，本公众号建立了多个电介质交流讨论群（如电介质储能、微波电介质、电介质压电效应、电介质电-热效应、纳米发电、电介质聚合物等）。申请入群方式，公众号后台发送：入群。

供  稿 | 电介质小助手

编  辑 | 电介质小助手

审  核 | 电介质小助手

求分享

求点赞

求在看