基于CiteSpace的近十年國內棉紡織加工研究熱點可視化分析

張超宇，肖雨嫣，任澤華，王兵心，劉建立

(江南大學紡織科學與工程學院，江蘇無錫 214122)

中國是全球棉紡織大國，擁有世界上最大最全面的紡織工業體系[1]。近年來，國內科研機構和生產企業的科研人員圍繞中國紡織工業最具有產業優勢的棉紡加工領域開展了卓有成效的基礎應用研究。國內科研人員圍繞棉紡織產業技術需求和交叉應用的研究逐漸形成了研究熱點，引領了棉紡織產業發展趨勢和方向[2]。中國知網(CNKI)是中國最大的期刊全文數據庫，在內容覆蓋、標準化和搜索路徑方面具有明顯優勢。本文使用CNKI數據庫中的棉織物和棉紗線的相關文獻作為數據的來源，利用CiteSpace可視化文獻分析工具,為了研究近10年國內棉紡織領域發展趨勢，分析學術研究熱點，對近10年來國內高校在棉紡織加工領域熱點進行可視化分析，期望揭示中國棉紡織行業的研究熱點和局限性，為研究者提供參考和借鑒。

在棉紡織加工領域，纖維、紗線和織物不同維度材料的前處理、成形制備和功能化改性，例如抗菌和阻燃，一直是該領域學者和工程技術人員深入研究的熱點。近10年來，棉紡織加工作為傳統的優勢產業領域逐漸與多學科實現交叉融合，有效推動了棉紡織加工技術的發展[3]。隨著新型材料的出現，尤其是功能性纖維、助劑和染料的成功研發及其應用，通過棉紡織加工技術實現在醫療衛生、軍事防護和航空航天等領域的產業化應用，使得功能性棉紡織品制備技術再次成為紡織加工領域研究的熱點[4-5]。為了進一步理清棉紡織加工行業研究的內容和熱點，本文借助統計學、計量學和可視化分析工具，閱讀并參考棉紡織加工領域的經典文獻，描述了一定時期中，該研究方向研究熱點的大致分布狀況[6-7]；以棉織物和棉紗為脈絡，采用CiteSpace軟件對國內高校在棉紡織加工領域的研究文獻進行計量分析,繪制科學知識圖譜,從關鍵詞頻次、聚類和突現詞等幾個角度對棉紡織加工領域研究熱點進行分析,總結了研究進展,預測該領域的發展趨勢。

1 研究設計

1.1 研究方法

1.1.1 知識圖譜分析法

CiteSpace軟件通過對引文空間的分析，是大數據時代梳理研究發展脈絡和趨勢的重要學術工具，有助于探究和挖掘科學研究的動態變化。利用關鍵詞的聚類、共現和突現等，對有關國內高校在棉紡織加工領域研究為主題的文獻進行可視化分析。本文采用的CiteSpace版本為CiteSpace5.8.R3。

1.1.2 計量分析法

棉紡織加工領域熱點的追蹤分析可以采用文獻計量學開展，通過文獻計量分析方法可以對棉紡織領域中文獻的熱點分布結構、數量關系和變化規律進行定量研究，進而探討棉紡織加工領域的知識圖譜和熱點特征，從而預測棉紡織領域研究熱點變化趨勢。

1.2 數據來源及篩選

以CNKI為文獻來源庫，以期刊《紡織學報》《現代紡織技術》《絲綢》《棉紡織技術》《東華大學學報(自然科學版)》《毛紡科技》《上海紡織科技》《針織工業》《印染》和碩博論文為主要研究對象，檢索時間為2012年至2021年，對摘要中出現“棉”和“紗”or“棉”和“織物”的論文進行檢索，剔除掉不合要求的文獻資料，最終得到了5376篇文獻。

需要指出的是，在本文中對CNKI總庫中的期刊類進行檢索，然后剔除了與棉紡和棉織物等明顯不相關的期刊、會議報告、科技成果和以企業為第一單位發表的論文，只保留高校所發表的期刊論文和學位論文，主要以棉紡織加工領域相關的內容為研究目標，以便聚焦重點問題。

1.3 分析方法

本文采用陳超美教授開發的CiteSpace軟件。在CiteSpace中從CNKI上下載的Refworks格式數據文獻不能直接使用，利用軟件中的數據轉換功能，對RefWorks格式文件進行轉換。

設置運行參數：本文選取的是近10年的文獻資源，便于觀察每一年的研究內容和熱點，故在“Years Per Slice”中設置為1，在Text Processing(文本步驟)：“Term Source”(術語源)面板中選擇“Title”(標題)、“Author Keywords”(作者關鍵詞)、“Keywords Plus”(增補關鍵詞)、“Abstract”，在“Node Types”中逐次選擇“Keyword”“Author”；在“Pruning”中，勾選“Pathfinder”選項，其他設置均為默認選項，分次運行CiteSpace。

2 數據統計與可視化分析

2.1 逐年發文量

近10年來，國內高校在棉紡織加工領域的發文量如圖1所示，呈現出先上升后下降的趨勢。由圖1中的折線圖得知2014年國內高校在棉紡織加工領域所發表的文章數量最多，為622篇；2020年發文量最少，僅有442篇；2012至2021年發文量呈現出一個明顯的下降趨勢，主要是因為國內學者更多關注化纖纖維和功能化纖維方面的研究，例如石墨烯功能化纖維的制備與研發和石墨烯增強復合材料中的應用研究，以及納米纖維的研發與應用等方面的研究[8-9]。

圖1 2012—2021年國內高校在棉紡織領域發文趨勢Fig.1 Publishing trends of domestic colleges and universities in the field of cotton textiles between 2012 and 2021

國內高校在2012—2021年棉紡織加工領域有關的文章發布情況,排名前3位的發文高校依次為東華大學、西安工程大學和江南大學,如圖2所示。

圖2 2012—2021年國內高校科研機構在棉紡織領域的總發文量Fig.2 The total number of papers issued by domestic university scientific research institutions in the field of cotton textiles between 2012 and 2021

2.2 核心作者分析

對于某一研究領域學者的研究能力的評估，發文量的多少便是一項重要的參考依據。從發文作者可以看出棉紡織加工領域研究方向的研究人員之間的合作狀況。利用CiteSpace軟件對2012—2021年國內高校棉紡織研究發文的高頻率作者生成可視化知識圖譜，客觀地反映出了他們在棉紡織加工領域的影響力。

使用CiteSpace5.8.R3軟件，得到國內高校棉紡織加工領域關鍵性作者合作的圖譜，其中“Nodes”為571，“E”為529，“Density”為0.0033，如圖3所示。圖3列出核心作者的結點信息。圖中節點的大小代表了作者發文量的多少，越大代表發文越多，越小則代表發文越少。從CiteSpace的“Export”選項中導出表格，選取前20名高產作者，列出表1；表現突出的前5位作者依次有：曹機良、王雪燕、劉新金、蘇旭中、孟春麗等。排名第一的作者是曹機良，發文量為53篇，被視為中文期刊高產量作者，表明在棉紡織加工領域有著較高的學術地位。

表1 棉紡織加工領域高產作者一覽表Tab.1 List of highly productive authors in cotton textile processing

圖3 2012—2021國內高校棉紡織加工研究作者合作圖譜Fig.3 Cooperation map of cotton textile processing research authors in domestic universities between 2012 and 2021

從圖3中觀察出幾個相對重要的合作網絡，以下團體顯示出高強度的中心性，主要合作節點(合作團隊)有：高衛東、傅佳佳、王鴻博、范雪榮等人；蘇旭中、劉新金、謝春萍等人；曹機良和孟春麗等人；王雪燕和劉元軍等人。圖3呈現出：密度(Density)=0.0033，代表著國內高校在棉紡織加工領域的研究人員合作關系不夠緊密，呈現出分散的狀態。建議國內棉紡織加工領域學者之間加強合作，對棉紡織加工領域前沿基礎理論和共性技術問題開展協作研究，推動棉紡織加工工業的可持續發展。

2.3 研究熱點分析

2.3.1 關鍵詞分析

通過對關鍵詞進行研究和分析，基于關鍵詞生成的知識圖譜可以有效把握棉紡織加工領域的研究熱點[10]。在CiteSpace中，將“Node Types”(節點來源)設置為“Keyword”；時間切片為1；在Top N中選擇50。為了使圖譜更加美觀化，讓其網絡節點數量不發生變化，并且節點之間的線條連接數量大大減少，因此在“Pruning”中選擇“Pathfinder”和“Pruning Sliced Network”。根據纖維原料種類和棉紡織加工流程對近似和關聯性關鍵詞進行清洗合并，具體如表2所示。

表2 2012—2021年國內在高校棉紡織加工領域關鍵詞清洗合并對比Tab.2 Comparison of keywords cleaning and merger of domestic colleges and universities in the field of cotton textile processing from 2012 to 2021

續 表

對關鍵詞清洗整理后對應的關鍵詞分布圖，如圖4所示。

圖4 2012—2021年國內高校在棉紡織加工領域研究關鍵詞分布Fig.4 Keywords distribution of domestic colleges and universities in the field of cotton textile processing research between 2012 and 2021

根據圖4所示關鍵詞分布圖，選取Top20的高頻關鍵詞，如表3所示。通過表3和圖4，近10年國內高校在棉紡織加工領域研究熱點主要集中在棉織物的染色性能改進和棉織物的功能性整理兩大方面。頻次排前六位的關鍵詞依次是棉織物、染色、整理、性能、紡紗、前處理，它們之間緊密關聯，并且與該領域的研究點一致，表明了棉紡織加工研究的中心和熱點。

表3 2012—2021年國內高校在棉紡織加工領域研究熱點前20名關鍵詞表Tab.3 Top 20 keywords list of research hotspots of domestic colleges and universities in the field of cotton textile processing between 2012 and 2021

2.3.2 關鍵詞聚類分析

聚類是指把所有關鍵詞根據研究類別進行劃分,形成合理的聚類圖譜。為獲取國內高校對棉紡織加工的研究熱點和趨勢，對所選文獻的關鍵詞進行聚類分析，共形成11個聚類，如圖5所示。

圖5 2012—2021國內高校在棉紡織加工領域研究熱點關鍵詞聚類Fig.5 Cluster visualization map of keywords of domestic universitiesin the field of cotton textile processing between 2012 and 2021

在圖5中，聚類的號數越小，表明該聚類含有的關鍵詞越多，聚類效果越好；反之，聚類效果越差。聚類越靠前說明研究的學者越多，由此可見對于棉織物研究已形成棉織物、染色、整理、性能、紡紗和前處理等多個聚類。# 0棉織物、# 5紡紗、# 7漿紗、# 8紡紗工藝這四者相互交融緊密聯系在一起，由此可以看出從漿料配方的設計到紡紗工藝優化選取，對于提升棉織物的整體舒適性，離不開棉紡織加工各工序的協同作用；# 3染色和# 4前處理是關于棉織物染色性能的研究，兩者在棉紡織加工工序中密切相關，前處理是染色的前道工序；# 1整理、# 2性能、# 6有機硅和 # 9導電織物，這一組為滿足當代消費者的需求，極大提高棉織物的價值而開展的功能性研究；# 10棉纖維不僅是棉紡織加工領域的原材料、各類半制品和最終產品的基材，也是棉紡織加工領域開展基礎研究和產業化應用必須討論的實驗材料之一。

通過對高頻關鍵詞進行歸并，綜合考慮聚類圖譜的內容，國內棉紡織加工研究熱點主要分為以下3個方面：

a)棉紡織加工技術研究：在近10年中，粗細聯技術、細絡聯技術和集體落紗技術在紡紗加工領域已逐漸實現產業化應用和普及，實現了萬錠用工人數的大幅度減少。在機織加工領域，整經機機器手臂集體換筒、漿紗機高速化和寬幅化、自動穿結經和織機智能化等技術的推廣和普及，實現了織物加工流程的快速反應，基本上實現了小批量多品種生產的要求。智能傳感監測、機器視覺檢測和大數據挖掘等數字化智能技術在紡織機械運行狀動態監測、產品質量監控、生產調度和規劃中的應用加速了棉紡織加工領域的數字化和智能化進程，實現了諸多行業共性技術難題的解決，加快了棉紡織產業的轉型升級[11]。

b)織物功能化制備研究：在近10年中，棉織物功能化制備技術取得了顯著進步，棉紡織品已逐漸由單一功能逐漸轉向復合功能，逐漸實現了纖維、紗線、織物和成品等不同加工階段的多維度功能化制備工藝。例如，電暈預處理、棉織物阻燃/抗菌復合體系功能化、高能電子束輻照提高棉織物抗皺性能、棉織物自修復功能和噴阻燃涂整理技術已逐漸取代了傳統的多工序重復加工，降低了功能化制備能耗，提供了制備效率和產品質量[12]。

c)紡織品整理技術研發：在近10年中，棉紡織品整理技術已逐漸由織物后整理階段逐漸向前道工序轉移，已實現了在纖維染色、紡紗、紗線染色和漿紗等工序中的功能化整理，基本上實現了棉紡織品整理技術的多工序化。同時，無水和少水整理技術，例如涂層整理技術、等離子體整理技術和電子輻射整理技術在棉紡織品加工中逐漸使用，不僅賦予了織物特殊功能，更實現了節能和環保的綠色發展目標。目前，綠色、節能、降耗和可持續性已經成為中國棉紡織加工領域的重要發展趨勢，也是紡織工業為實現“雙碳”目標必經之路[13]。

2.3.3 研究前沿分析

在一段時間內，關鍵詞的激增通常與研究人員可能感興趣的話題有關。基于CiteSpace軟件的關鍵詞檢測可以幫助研究者了解過去的研究熱點它的持續時間狀況[14]。在“Layout”面板中選擇“TimeLine”選項，得到了2012至2021年國內高校在棉紡織加工領域研究熱點時間線圖，如圖6所示。

由圖6得知，從2012年以棉織物活性染料、抗菌、超疏水、棉混紡織物和棉結等主要研究方向為基礎到2021年演化出勻染性、脫色、正交實驗、防紫外線、紗線質量性能檢測、保濕功能和屏蔽和介電性能等方面的研究。通過關鍵詞的優化得到高變化頻率的主題詞，從時間跨度可以看出關鍵詞開始至結束的時間，由此推斷出該領域研究的趨勢。國內高校對于2012—2021年棉紡織研究熱點的前10突現詞，如表4所示。

圖6 2012—2021年國內高校棉紡織加工研究熱點關鍵詞聚類時間線Fig.6 Clustering timeline of hot keywords regarding cotton textile processing research in domestic colleges and universities between 2012 and 2021

表4 2012—2021年國內高校對棉紡織加工領域研究熱點前10名關鍵詞突現Tab.4 Emergence of the top 10 keywords in domestic universities' research hotspots in the field of cotton textile processing between 2012 and 2021

由表4可知，這10個關鍵詞的突現系數均大于5，自2012年至今都有著較高的研究熱度，說明在棉紡織加工領域的研究中極其重要。其中關鍵詞“紡紗”“石墨烯”“整理”“性能”“染色”和“有機硅”是近5年中的突發熱點，這也將會是未來棉紡織加工領域研究中新的焦點。

其中按突現系數的大小排名前三位的依次是紡紗、石墨烯和整理，它們與成紗質量、棉織物功能整理和改性有關,并且從2019年到2021年都是該領域的研究熱點。紡紗方法差異化影響紡紗質量，隨著不同紡紗技術的出現與應用，挖掘各種紡紗方法的優點對于提高紡紗質量顯得至關重要，因此國內高校研究者也對其開展了不斷的探索和研究。石墨烯具有許多優異的功能，在紡織品的功能整理中廣泛應用于電磁屏蔽、抗菌和阻燃方面，一直持續到2021年都是棉紡織加工的研究熱點之一。

3 結 論

本文利用CiteSpace可視化分析軟件，以生動、簡潔、易懂的圖譜描述了2012年至2021年國內高校在棉紡織加工領域中研究的熱點，從多個角度展示了棉紡織加工研究的脈絡，為今后國內相關研究提供參考。得到以下結論：

a)國內高校圍繞棉紡織加工的研究主要集中在棉混紡用功能性化纖纖維的研發和應用、紡紗技術短流程無人化的創新、織物加工準備工序的數字化檢測和智能化監控，以及棉紡織加工產業鏈的綠色可持續發展等領域。

b)國內高校在棉紡織加工領域中的紡紗裝備制造與紡紗工藝產業化、純棉及棉混紡織物染色技術和織物功能化整理技術等方面的研究已形成了較為完善的研究網絡，預測未來的研究熱點主要集中在智能化數字化紡紗裝備與生產工藝的產業化應用，低能耗環保染色技術和多重功能化整理技術的產業化應用。

c)建議國內高校圍繞棉紡織加工領域共性技術難題和卡脖子問題開展攻關研究，實現基礎理論研究向產業化應用的轉化，將科研成果落在棉紡織全產業鏈上，全面提升棉紡織加工產業的轉型升級速度，實現中國棉紡織產業的可持續發展。