基于文獻計量的國際紡織行業科技創新知識圖譜研究

王鵬飛，程 華

(浙江理工大學，a.經濟管理學院；b.浙江省生態文明研究院，杭州 310018)

目前，紡織行業的快速增長和發展，還沒有完全擺脫傳統的高投入、高消耗、高排放的發展模式。幾十年來導致全球資源過度消耗，也產生了一系列的環境問題[1]。完整的產業鏈建設、創新資源整合、科技成果轉化率提高和行業可持續發展等，正獲得越來越多的企業、政府和學者的關注[2-3]。2019年，歐盟紡織服裝工業聯合會(Euratex)發布一份聯合聲明，旨在敦促歐盟政策制定者建立一個“真正的”循環時尚體系。聲明表示，現有循環經濟體系“目前還不夠完善”[4]。這份聲明由歐洲體育用品工業聯合會(Fesi)、國際服裝聯合會(Iaf)、可持續服裝聯盟(SAC)和全球時尚議程(GFA)與Euratex共同簽署，它是一項新戰略的第一步，該戰略的目標是讓行業走到一起，找到促進循環的方法。

綜上所述，紡織行業將在高可靠性、高技術和高附加值的高端化、智能化發展路線上持續邁進。Stylios等[5]和Virili等[6]學者從提高紡織品性能和美感的新材料設計角度出發，指出紡織行業科技創新的應用范圍，包括紡織服裝供應鏈中的可持續發展，可持續產品戰略、可持續投資、可持續績效評估、企業社會責任和環境管理系統的采用等。Colombo等[7]、Hornborg[8]和Uhlemann等[9]從智能紡織品設計的角度出發，認為紡織行業結合新材料和人工智能技術，會對該領域的科技創新產生深遠的影響。國內學者對該領域的文獻研究主要體現在紡織產業創新驅動、產業轉型升級和綠色生態紡織等方面[10-11]。相比較發現，21世紀以來國際紡織行業科技創新的文獻梳理比較少，因此通過系統的回顧該領域相關文獻，探究當前的研究進展和動態，探尋國際上科研人員已發表的相關成果和前沿，具有積極的指導意義。

基于此，本文運用HistCite和CiteSpace圖譜分析軟件，對Web of Science核心合集數據庫進行可視化分析，繪制科學知識圖譜，剖析研究基礎、研究熱點和研究前沿，發現該領域發展脈絡和演進過程等，以期為紡織行業科技創新領域未來的研究提供參考與借鑒。

1 研究設計

1.1 數據來源與處理

為探討紡織行業科技創新領域研究，確定搜索的字段為紡織技術創新、紡織科技創新、紡織可持續發展、生態紡織和紡織管理創新等，即以“textile technology innovation”或“textile sustainable development”或“eco-textiles”或“textile management innovation”或“textile smart manufacturing technology”或“modern textile technology”或“advanced fibre materials”或“advanced textile materials”等為關鍵詞在Web of Science數據庫核心合集中進行檢索。文獻類型為article或 review，時間范圍從2000至2021年。通過以上操作進行檢索，并對文獻的標題、摘要和研究內容進行篩選、查重等處理，最終篩選得到與本主題相符的2837篇文獻，檢索時間為2021年9月12日。

1.2 研究方法與工具

本研究以紡織行業科技創新主題文獻為研究對象。首先，對收集的文獻進行簡單的統計分析，以獲得紡織行業科技創新文獻的基礎數據，再借助CiteSpace科學知識圖譜工具和文獻引文數據分析軟件等，展示該領域的核心作者、文獻互引、學科分布等信息和地域分布等信息，同時利用HistCite對文獻共被引以及關鍵詞共現等進行可視化網絡分析[12-13]。最后，結合文獻內容對可視化結果進行研究，通過分析樣本數據，計算出這些文獻在被引量、引用量、作者等方面的信息，并以可視化圖形的方式呈獻，可以幫助得出該領域的研究熱點，以及相關研究的主要內容與前沿，以挖掘出紡織行業科技創新領域的知識基礎和研究趨勢。

2 國際紡織行業科技創新研究基本特征分析

2.1 文獻的總體發展規律

對樣本數據進行分析，雖然檢索時間范圍設置從2000年至2021年，但是2000年到2006年符合要求的文獻很少，且存在不完整現象。對相關文獻內容梳理后，發現不影響研究的整體結果，所以做忽略處理。因此樣本研究的時間年份選擇2007年開始，從總體趨勢看，21世紀以來該領域文獻發表數量呈逐年上升勢態，文獻的年發文量及增長率如圖1所示。

圖1 紡織行業科技創新文獻的年發文量及增長率

21世紀以來，文獻的總體發展大致可以分為3個階段，第一階段2007-2010年，紡織行業科技創新領域研究剛開始，少數發達國家科研人員和機構參與相關研究，每年發表的文獻數量偏少。研究重點以提高紡織品的性能和擴展功能為目標，尤其是歐美企業領先的染色技術為消費者生產高附加值紡織品提供了一些新方法[14-15]。而國內主要以新型紡織纖維、聚合物開發、酶技術和紡織廢水處理等為目標，闡述生物技術在紡織工業中的應用等[16-17]。第二階段是2011-2016年，該領域的研究進入快速發展階段，這段時期出現一次研究高峰，其中2016年發表文獻259篇。第三階段是2017-2021年，大量科研人員投身到該領域，因此論文的發表數量迅速增長，其中2021年，發表文獻超過647篇，是2007年發文量的16.09倍，年均增長率達到23.69%。

2.2 國際紡織行業科技創新研究核心力量分析

2.2.1 核心作者分布分析

借助輔助統計軟件NoteExpress對樣本數據進行分析，可以發現該領域的主要研究人員及分布。表1顯示以紡織行業科技創新為主題發文量在7篇及以上的核心作者，以及發表論文數量、文獻被引次數和作者所在的國家地區等信息。結果表明，2837篇文獻共有8302位作者，根據洛特卡定律及普賴斯定律分析，研究紡織行業科技創新為主題的核心作者發文量111篇，占總發文量的3.91%。其中發文排在前兩位的學者是來自羅馬利亞的GHITULEASA C 和來自印度的THOMAS S。

表1 紡織行業科技創新領域核心作者分布

2.2.2 期刊發表分布分析

根據對文獻中發表的國際期刊統計分析，2837篇樣本數據涉及409種期刊。依據刊載數量，列出了發文量排名前12的期刊分布，見表2所示。21世紀以來，學者在國際期刊《Journal of Cleaner Production》上發表文獻數量高居第一位，發文量達到96篇，占該主題文獻總數的3.38%，該期刊近2年的影響因子是7.246，近5年的影響因子是 7.491，在表2的12種期刊中居第二位，僅次于表中第二位的《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊，其影響因子最高，近2年的影響因子是8.758，近5年的影響因子是8.901，發文量達到75篇。表2中顯示的12種期刊的發文總數為564篇，占樣本總數的19.88%，接近五分之一，可見上述期刊在該領域的影響力和重要性，以及受到國內外科研人員較高的關注。

對表2國際期刊樣本數據進行分析發現，目前學者關注該領域的研究主要包括先進紡織復合與纖維材料、現代紡織技術、紡織品回收與資源化再生利用技術和紡織智能制造技術等熱點研究方向[18-20]。也有部分學者通過研究柔性可穿戴智能紡織技術及其應用案例，分析母嬰市場和老年化市場的不斷擴大及不斷提高的消費者訴求，健康管理功能將成為該技術的主要發展方向等[21-22]。Niinimaki等[23]和楊晨嘯等[24]以柔性智能電子紡織品為研究對象，指出穿戴式的應用產業分布越來越廣泛，可穿戴智能紡織的應用范圍幾乎涵蓋了生活所需的全部產業。

表2 紡織行業科技創新領域文獻發表國際期刊分布

2.2.3 文獻地域分布分析

發文量可以在一定程度上反映不同國家或地區及科研機構在某一領域的研究水平和貢獻度。表3列出該領域國際研究排名前10位的高發文量國家或地區及科研機構。上述國家和地區在該領域研究的發文量分別為1423篇和360篇，占樣本總數的50.16%和12.69%，影響力和優勢非常明顯。在上述樣本數據中，共包括來自90多個國家的8302位科研人員。中國在紡織行業科技創新領域的發文量排在首位，達到254篇。緊隨其后的是美、英、意大利等發達國家，發文量分別是164篇、150篇和147篇。亞洲的印度也占據一席之地，印度是全球第二大產棉國，紡織工業是其重要的工業行業之一，規模位列全球第二，因此，該國也是一支不容忽視的研究力量。其中排在第5位的國家羅馬利亞，雖然其經濟實力和國際影響力有限，卻是該領域研究比較重要的核心力量，可見紡織行業科技創新領域研究在該國學者中獲得很高的關注度。紡織服裝業是其傳統支柱產業，在羅馬利亞經濟和對外貿易中占有重要地位。該國也是中國紡織服裝出口的重要市場和東歐地區集散地。

表3 紡織行業科技創新領域文獻國家/地區分布

國家在紡織行業科技創新方面的論文發表數量，間接反映出該國在這一領域的研究成果和發展程度[25-26]。在發文機構上，亞洲地區高校和科研機構具備很強的競爭力，其中東華大學和香港理工大學排在前兩位。美國的北卡羅來納州立大學、葡萄牙的米尼奧大學、佐治亞理工學院和澳大利亞的迪肯大學等排在3至7位，成為該領域的歐美主要研究機構。同時國內的蘇州大學和浙江理工大學也在數據之列。上榜的中國高校都是具有紡織背景，且紡織科學與工程學科都排在國內前列，在該領域具有較強的影響力。

本文借助CiteSpace軟件，構建國際紡織行業科技創新研究國家或地區以及科研機構的合作情況，分別以“Country” 和“Institution” 為節點繪制合作發文網絡圖譜，結果如圖2和圖3所示。從 圖2 可以看出，網絡節點N 96個，包含網絡連線E 336條，圖譜網絡的密度Density為0.0737。說明樣本數據中96個國家有參與該領域研究，但目前主要集中在中國、美國、英國、德國和印度等國家，且跨國合作與上表3內容一致，整體發文國家合作網絡比較緊密，但合作空間還有待繼續提升。

圖2 國際紡織行業科技創新研究國家合作發文網絡圖譜

圖3為國際紡織行業科技創新研究機構合作發文網絡圖譜，對參數進行分析可知，網絡節點N 470個，包含網絡連線E 385條，圖譜網絡的密度Density為0.0035。說明樣本數據中470個機構參與該領域研究，但相互之間合作較少，有許多相對獨立的研究機構，且較為單一，主要為高校或校內研究機構合作，結果與上表3反映的信息也保持一致。整體發文機構合作網絡比較松散，說明合作空間還有待繼續提升。

圖3 國際紡織行業科技創新研究機構合作發文網絡圖譜

通過比較國際紡織行業科技創新研究核心力量，可以發現21世紀以來，中國和英美等國高校和科研機構在該領域成果優勢比較明顯，文獻發表數量和質量居于前列，但國際之間合作研究存在比較分散的現象。雖然中國高校在發文量上排在前列，但跨國合作明顯比較少，可見該領域國際學術影響力需要加強與提高。

2.2.4 文獻質量分析

文獻發表質量，可以反映一個國家或地區科研人員在該領域研究的影響力和重要性。目前衡量研究成果的重要載體與產出重要創新成果的標志就是高質量的學術文獻，這不僅是國際學術界承認成果優先屬性的普遍共識，也是一個學術機構和科研人員被同行認可的重要條件。利用Histcite輔助軟件工具對樣本數據歸納統計，通過LCS(Local citation score)、GCS(Global citation score)、LCR(Local cited references,引用本地數據集中參考文獻的數目)、CR(Cited references，引用WOS數據庫中參考文獻的數目)4個參數對文獻進行分析，得到綜合排名前5位的高質量論文。如表4所示。LCR值可以反映近期值得關注該領域的重要文獻，有很高的參考價值，也很可能是新的研究動向；CR值越高說明這篇文獻很可能是綜述性文獻。

表4 紡織行業科技創新領域文獻質量分析

表4中排在首位的是來自荷蘭的學者MARTIEN A等2010年發表的成果，其文獻本地數據集中被引用次數LCS為119，被同行認定為該研究領域內的重要文獻，同時也是領域內的開創性文章。且該論文的總被引用次數GCS也是最高，達到4057次，幾乎是排在其后兩篇文獻的總被引次數總和。

2.2.5 文獻的引文數據圖譜分析

通過文獻的引文數據與圖譜分析，能夠輔助科研人員迅速了解某一領域不同文獻之間的關系，解析相關領域的演化過程，定位出該領域的重要文獻，以及獲取最新的高價值文獻等[27-28]。結合引文分析對每個聚類的文獻主題進行概括總結，得到當前紡織行業科技創新研究領域的研究熱點。詞共現關系圖譜法利用文獻中關鍵詞匯分析，明確各主題之間的關系，利用算法統及其出現的頻率，便可形成一個由這些詞對關聯所組成的詞共現關系圖。利用HistCite輔助軟件構建文獻引文數據與圖譜，如 圖4 所示。

圖4中用虛線圓圈標記出來4 個主要節點，每個節點代表該領域一篇重要文獻，其中間的數字標號，即對應了文獻的標號。引用次數用圓圈的大小表示，圓圈之間的連線表示有相互關聯，箭頭方向表示文獻之間的引用關系。表4中排在第一位，即節點標記220的文獻，是2010年發表在《Nature Materials》期刊的論文《Emerging applications of stimuli-responsive polymer materials》，也證明這篇文獻很可能是本領域的開山之作，其主要關于紡織領域高分子聚合物新材料的研究。

圖4 國際紡織行業科技創新文獻引文數據圖譜

3 研究熱點與前沿分析

3.1 國際紡織行業科技創新演化趨勢分析

通過篩選樣本數據中不同時期國際紡織行業科技創新文獻的關鍵詞，利用CiteSpace可視化軟件繪制出不同階段、該領域技術演化的過程結構圖。為觀察21世紀以來國際紡織行業科技創新演化趨勢及網絡結構變化，本文根據文獻數量發表的趨勢，分為2007-2010年、2011-2015年、2016-2018年和2019-2021年4個階段，分別繪制出4個階段的創新網絡圖譜，結果如圖5所示。

圖5 國際紡織行業科技創新演化趨勢網絡結構

在技術演化的第一階段，全球紡織技術創新主要體現在上游原材料的使用，主要包括棉花、蠶繭絲、化學纖維等；到了第二階段，該領域研究發生明顯變化，decolorization、advanced oxidation process和reuse等成為新的研究方向。2016年以后，3D打印、electrocoagulation和electrocoagulation印染廢水的處理研究成為第三階段研究的核心，綠色紡織和紡織可持續發展意識已經開始凸顯。第四階段的創新領域主要包括電子智能紡織品(e-textiles)、靜電紡絲(electrospinning)和生態紡織等內容，涉及紡織行業的加工及制造環節，服裝業、家用紡織品和產業用紡織品等。創新驅動的技術產業，文化主導的時尚產業和責任導向的綠色產業已逐漸成為紡織行業的新標簽。

3.2 基于關鍵詞共現的研究熱點分析

通過CiteSpace數據分析軟件梳理上述樣本文獻的關鍵詞形成詞共現網絡，對出現頻率較高的關鍵詞進行視覺上的呈現。在文獻計量學中，這種共詞方法常用來確定數據樣本中各主題之間的關系。利用詞共現分析，以此來確定該領域的研究方向和主要熱點。本研究操作主要步驟總結為：首先分別導入中英文文獻數據并進行格式化轉換；其次時間切片年份Years Per Slice設置為1，Node Types節點類型選擇關鍵詞Keyword；然后借助Pathfinder和Pruning sliced networks剪枝算法簡化網絡并突出其重要的結構特征；最后運行CiteSpace，通過算法實現關鍵詞共現來確定文獻主題研究相互之間的關系，以此來確定該領域的研究方向和主要熱點。對樣本數據8332個關鍵詞進行詞共現分析，得到如圖6所示結果。

圖6中technology innovation、textile sustainable development、sustainability和textile management等詞頻突現更明顯。這構成了當前紡織行業科技創新的研究熱點。為了客觀呈現該領域的主要研究熱點，接下來借助表格數據中的中心度和共現頻次等參數信息，對樣本數據結果進行統計分析。上述兩個參數可以更加直觀的表示文獻中的關鍵詞之間的關聯性，其中關鍵詞中心度大于 0.1的節點在一定程度上也能反映該領域研究熱點[29]，表5為排名前12位的該領域研究熱點關鍵詞中心度和出現頻次等信息。

圖6 國際紡織行業科技創新文獻高頻關鍵詞圖譜

對表5分析可知，排在前列的高頻關鍵詞有textile、cotton和fiber等，共現頻次分別為322、174和153，反映了該領域的研究主題與核心要素。其次是composite、nanoparticle和fabrics等，反映國際紡織行業科技創新在先進紡織材料、紡織品設計和綠色可持續發展等領域的關注度。另外, 相關的核心詞有innovation、sustainability和dye等, 這些與紡織科技創新、產業轉型升級和印染技術等密不可分的關鍵詞。在綜合關鍵詞共現年份、出現頻次和中心度表后，可以得出紡織成型制造、紡織纖維新材料、先進紡織制品、綠色染整技術、智能紡織裝備與系統等是該領域的研究熱點。

表5 國際紡織行業科技創新研究高頻詞以及出現頻率

3.3 國際紡織行業科技創新文獻研究前沿分析

通過借助CiteSpace軟件構建文獻關鍵詞突現圖譜，來實現國際紡織行業科技創新領域前沿分析。其中，突現值Burst是指在特定時段范圍內，某關鍵詞被引頻次大幅上升或在短時間內顯著增加，突發性節點強度代表該節點的突發增長率的高低，強度大的突發性節點從一定程度上反映該領域的研究前沿。分析與操作的主要過程總結如下：Term Type類型選Burst Terms、節點類型Node Types選關鍵詞Keyword。在彈出的新窗口里，不必等迭代結束，點擊Burstness的View視圖，就可以得到圖7所示的文獻關鍵詞突現圖譜。

圖7中主要呈現6列前16個突現詞排序圖譜數據信息，字段涉及Keywords、Year、Strength、Begin 和End等。其中Year字段表示樣本數據的選擇起始年份，Strength表示文獻關鍵詞突現強度，Begin為該內容迅速成為熱點的起始研究年份，End字段是該研究不再成為熱點的結束年份，最后一列時間跨度為當前樣本數據的取值年份范圍。其中紅色加粗的部分為研究熱點時間區域，藍色較窄的內容為該關鍵詞的研究年份。

圖7 國際紡織行業科技創新文獻突現詞排序圖譜

通過分析關鍵詞突現強度可知，強度最大的是cotton，達到17.45，該詞反映出棉花在紡織行業的重要性和特殊地位，也是關系國計民生的重要戰略物資和棉紡織工業的工業原料，產業鏈涉及多個行業等[30-31]。同時，mechanical property、reuse、cotton fabrics和decolorization和dye等詞突變強度較大，分別為6.18、5.49、5.07、5.50和5.20，說明在國際紡織行業領域，技術創新與升級、產業可持續發展及綠色紡織品等成為該領域關注的內容，受到國內外科研人員的廣泛關注。

從突現時間上分析，enzyme雖然突現強度不是最大，但持續時間最久，從2007年到2016年，這10年的研究過程體現其在紡織行業的重要性。enzyme，即生物酶，作為無毒無害的一種生物催化劑，應用于染整工業，是生產綠色紡織品的主要工藝之一，因此在染整工業中具有廣泛的應用前景[32-33]。2016年以后就不再是突現熱點，雖然仍有學者關注此領域的研究。electronic smart textiles、green consumption、eco-textile和smart manufacturing等主題詞出現時間比較晚，但是近兩年迅速發展，成為突現的主要研究內容，也是現今該領域的研究前沿。

3.4 紡織行業科技創新聚類分析

借助CiteSpace的聚類分析功能，將樣本數據中關系緊密的主題關鍵詞進行聚類，通過對同一聚類中的最大值加上標簽，作為該類別的代表進行解析。操作步驟主要包括：首先設置前50位關鍵詞進行獨立統計，并合并匯總得到關鍵詞列表；然后根據Cosine余弦相似性，計算關鍵詞節點之間的連接強度；最后利用剪枝算法Pathfinder，按時間片對關鍵詞進行聚類分析，進一步確定主題研究的有效性。通過以上操作，并對結果進行分類篩選等，得到國際紡織行業科技創新領域關鍵詞共現聚類知識圖譜，分別為#0聚類sustainability(可持續發展)、#1聚類supercapacitors(超級電容器)、#3聚類cotton fabric(棉織物)、#4聚類electrospinning(靜電紡絲)、#7聚類textile industry(紡織工業)和#8聚類laccase(漆酶)。結果如圖8所示。

對圖8的聚類圖譜進行信息匯總，利用上述算法依據數量大小進行排序，得到如表6 所示的紡織行業科技創新主要聚類信息匯分析表。參考每個聚類的明細及相關文獻，大致可以獲得每個聚類所涉及的主要研究內容。

表6 紡織行業科技創新主要聚類信息匯總分析

圖8 國際紡織行業科技創新領域關鍵詞共現聚類知識圖譜

在可持續發展方面，聚類#0的研究在2015年前后逐漸獲得關注，主要和紡織行業可持續發展有關，即在全球氣候治理形勢日趨緊迫背景下，如何通過數字經濟的賦能與綠色轉型的引領實現可持續發展。在紡織行業科技創新基礎理論上，聚類#1主要關注紡織超級電容器的研究進展與應用，包括其工藝特點和在智能紡織品和可穿戴系統中的研究等[34-35]；聚類#3主要關注廣泛用于服裝面料、裝飾織物和產業用織物的棉織物，其以優良的服用性能成為最常用的面料之一。隨著紡織印染加工的深入發展，棉織物品種日益豐富，外觀和性能及檔次也不斷提高[36-37]；聚類#4關注靜電紡絲等技術的研究，涉及無針靜電紡絲技術、多孔靜電紡生產技術、靜電紡納米纖維復合產品的開發技術和電紡絲聚合物生物材料的最新進展等方面內容[38-40]。目前歐洲、日本等地的多家納米纖維生產企業已相繼開發了靜電紡-電噴射復合產品并提供相關設備。該技術在國內也受到極大重視，最近中國紡織工業聯合會已經將靜電紡絲技術列入“十四五”規劃[41-43]。在紡織行業產品生命周期和環境績效上，聚類#7關注建立紡織品循環再利用體系，鼓勵企業開發推廣低成本和高效回收利用技術，從循環經濟發展中探討市場化道路，實現紡織行業進入資源再利用領域；聚類#8關注漆酶在紡織印染行業中的應用研究，作為一種無毒、無害，對環境友好的生物催化劑，用于紡織印染工業具有較大的優越性[44-46]。

4 總結與展望

本文從文獻計量的角度，探討國際紡織行業科技創新知識圖譜研究，包括文獻的發表趨勢、核心作者團隊、研究熱點和前沿等，得出以下主要結論：

a)21世紀以來，科研人員在該領域發文數量上大致分為三個階段，總體呈逐年上升趨勢。中國學者在國際紡織行業科技創新領域的發文量優勢比較明顯，但在文獻質量上與其他發達國家還存在一定的差距。

b)通過數據可視化分析軟件對引文數據和關鍵詞共現分析，得出該領域紡織成型制造、紡織纖維新材料、先進紡織制品、綠色染整技術和智能紡織裝備與系統等是當前的研究熱點。

c)對文獻主題進行突現詞圖譜排序，梳理出電子智能紡織品、生態紡織品和智能制造技術等構成了該領域的研究前沿。

d)通過文獻的聚類分析，科研人員在紡織行業科技創新基礎理論、紡織行業產品生命周期和環境績效與可持續發展等方面取得了積極的研究成果。

由于部分數據獲取限制，導致相關研究缺乏完整性和系統性，從文獻計量數據與圖譜分析結果看，目前紡織行業科技創新主題下的研究方向較為分散，文獻密度有待進一步提高，未來可以嘗試探索因素之間的交互作用，以期為該領域科技創新的過程提供更全面的視角。