基于CiteSpace知識圖譜的環(huán)錠紡紗研究熱點與趨勢分析

高燦鈺,王海洋,劉愛嘉,錢 訊,曹吉強,2,*

(1.新疆大學(xué)紡織與服裝學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830017;2.東華大學(xué)紡織學(xué)院,上海 201620)

建設(shè)新型紡織行業(yè)的首要因素就是實現(xiàn)科技第一生產(chǎn)力的跨越式發(fā)展,應(yīng)用高新技術(shù)升級紡織技術(shù)[1]。我國作為紡織大國,擁有亞洲最大的紡織產(chǎn)能[2],紡織行業(yè)規(guī)模已發(fā)展成為世界第一[3],國內(nèi)外90%的短纖紗線在環(huán)錠紡紗機(jī)上生產(chǎn),因此分析環(huán)錠紡技術(shù)的研究熱點與發(fā)展趨勢對紡織行業(yè)產(chǎn)能升級與技術(shù)發(fā)展極具意義。“紡紗”可被定義為用天然或合成聚合物生產(chǎn)纖維或長絲的工藝,或通過絞合等其他方法將天然或人造纖維及長絲轉(zhuǎn)化為紗線的工藝[4]。1530年約翰·久而金(John jürgen)利用錠翼和紗管的紡紗方法,首次將加捻與卷繞同時進(jìn)行[5]。經(jīng)不斷完善,在21世紀(jì)已經(jīng)開發(fā)了一些更高產(chǎn)的系統(tǒng),但環(huán)錠紡技術(shù)成熟、適應(yīng)性廣、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛的優(yōu)點使得環(huán)錠紡紗在今天仍然是常用的紗線生產(chǎn)方法[6]。

紡織工業(yè)是我國傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)和創(chuàng)造國際化新優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)[7],但近年受國內(nèi)勞動力成本上升、結(jié)算貨幣匯率貶值等因素影響,我國紡織品出口有所減少[8],發(fā)展呈現(xiàn)出壓力大、增長動力轉(zhuǎn)換、結(jié)構(gòu)深入調(diào)整、運行基本平穩(wěn)的特征[9]。在“十四五”新征程的推動下,中國紡織工業(yè)聯(lián)合會發(fā)布了《紡織行業(yè)“十四五”發(fā)展綱要》[10]和《科技、時尚、綠色發(fā)展指導(dǎo)意見》[11],指明:我國在基本實現(xiàn)紡織強國目標(biāo)的基礎(chǔ)上,立足新發(fā)展格局,建設(shè)科技、時尚、綠色的新型紡織行業(yè)。CiteSpace是梳理學(xué)科知識、探討學(xué)科研究熱點、研究趨勢的可視化分析工具[12]。文中運用Citespace 6.1 R6軟件對中國知網(wǎng)(CNKI)與Web of science(WOS)核心數(shù)據(jù)庫中2012—2022年的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析,通過可視化圖譜呈現(xiàn)環(huán)錠紡紗技術(shù)的合作網(wǎng)絡(luò)、研究熱點和發(fā)展趨勢,并進(jìn)行探討、分析與梳理,旨在為紡織領(lǐng)域發(fā)展探索提供新的研究視角和思考。

1 文獻(xiàn)來源與研究方法

環(huán)錠紡相關(guān)中文文獻(xiàn)來源于CNKI,輸入檢索條件為:主題=“環(huán)錠紡紗”,檢索時限設(shè)置為2012 年1月1日至2022 年12 月31 日,共計檢索出中文文獻(xiàn)396篇,為保證數(shù)據(jù)樣本的可信度,剔除品牌營銷、文件修訂公告等文章,納入有效題錄369篇。英文文獻(xiàn)源于WOS核心合集數(shù)據(jù)庫,設(shè)置檢索條件為:主題=“RING SPINNING”,時間范圍通過自定義設(shè)置為2012年1月1日至2022年12月31日,篩選剔除后,共計檢索到288條記錄。

Citespace 6.1 R6時間分區(qū)(time slicing)設(shè)置為2012—2022,時間切片(year per slice)為“1”,節(jié)點類型(node types)分別選擇國家(country)、作者(author)和關(guān)鍵詞(key word)等,分析環(huán)錠紡文獻(xiàn)發(fā)表國家、作者網(wǎng)絡(luò)和關(guān)鍵詞的共現(xiàn)、聚類和突現(xiàn)的可視化知識圖譜。

2 知識圖譜結(jié)果

2.1 發(fā)文量趨勢

年度發(fā)文量是評定科學(xué)研究發(fā)展的一項重要數(shù)值,在一定程度上反映了該領(lǐng)域知識量的增長情況與該研究領(lǐng)域歷經(jīng)的發(fā)展階段,可用于評價并預(yù)測研究的發(fā)展?fàn)顩r[13-14]。對環(huán)錠紡紗領(lǐng)域2012—2022 年的中英文文獻(xiàn)發(fā)文量進(jìn)行分析,如圖1所示。

圖1 環(huán)錠紡研究文獻(xiàn)年代分布

通過中文文獻(xiàn)發(fā)文量分析可知,國內(nèi)環(huán)錠紡紗領(lǐng)域相關(guān)的文獻(xiàn)總量呈現(xiàn)逐年遞減的趨勢,但2014年有明顯增加現(xiàn)象。受紡織工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃影響,2014年,大中型紡織企業(yè)研究與實驗(R＆D)經(jīng)費支出257億元,比2010 年增加了81%,研發(fā)投入強度為0.67%[15]。分析與專利相關(guān)的區(qū)域分布信息,可以預(yù)測各階段技術(shù)的發(fā)展情況[16],2014年有效發(fā)明專利為5381項,是2010年的2.3倍,反映出2014年在國家政策推動下,環(huán)錠紡紗的發(fā)展速度快于前一階段。工業(yè)技術(shù)的發(fā)展在不同階段會有不同特點[17],對紡織行業(yè)進(jìn)行技術(shù)生命周期(TLC)階段分析[18],2018年中國紡織行業(yè)的技術(shù)生命周期已經(jīng)進(jìn)入成熟階段,紡織工業(yè)創(chuàng)新正從追求數(shù)量向追求質(zhì)量轉(zhuǎn)變[19]。總體來說,國內(nèi)文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量在10年間有減少趨勢,但環(huán)錠紡紗技術(shù)發(fā)展從數(shù)量追求轉(zhuǎn)移至質(zhì)量追求。

2.2 研究國家合作知識圖譜

通過運行軟件“Country”選項可以獲得環(huán)錠紡紗研究領(lǐng)域國家的知識圖譜,如圖2所示。為更加清晰展示節(jié)點層與發(fā)文數(shù)量,深入挖掘數(shù)據(jù)信息,分析前7個國家發(fā)文數(shù)量與中心度排序,見表1。

表1 按照文章數(shù)量和中心度分別排序的前7位高產(chǎn)國家

圖2 高產(chǎn)國家合作圖譜

中心值大于0.1的節(jié)點被視為關(guān)鍵性節(jié)點[21],結(jié)合表1中數(shù)據(jù)可知,中國文獻(xiàn)中心度為0.13,而其他國家中心度均不超過0.03,表明中國在環(huán)錠紡紗領(lǐng)域相比其他各國創(chuàng)造力更強、影響更大。中國紡織品出口量居世界首位,中國紡織工業(yè)的健康發(fā)展不僅促進(jìn)了中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展,也極大地影響了世界紡織工業(yè)的發(fā)展,因此探討分析國內(nèi)環(huán)錠紡紗領(lǐng)域合作關(guān)系、研究熱點與研究趨勢對研究國際環(huán)錠紡紗領(lǐng)域的進(jìn)展與轉(zhuǎn)變有重要參考價值。

2.3 研究作者合作知識圖譜

運行軟件選擇“Author”選項,可得到環(huán)錠紡紗高產(chǎn)作者之間的科學(xué)合作圖譜,如圖3所示。在國際層面,近10 年來在環(huán)錠紡紗領(lǐng)域發(fā)文的學(xué)者共有424位,合作次數(shù)共582次,且合作關(guān)系網(wǎng)被分為以劉新金(37篇)、鄭國榮(16篇)、耶爾馬茲·內(nèi)斯利漢(7篇)、戈登(6篇)為中心的五大研究團(tuán)體。在國內(nèi)層面,章友鶴(15篇)、倪遠(yuǎn)(10篇)、劉新金(9篇)發(fā)文量較大,且章友鶴與其他學(xué)者之間聯(lián)系最密切、發(fā)文量最大,對該領(lǐng)域研究更加深入。

圖3 英文和中文作者合作分析圖譜

普萊斯定律[23]可以計算某研究領(lǐng)域的核心作者群,其公式為M =0.749,Nmax指最高產(chǎn)作者的發(fā)文數(shù)量,M指杰出作者應(yīng)達(dá)到的最低發(fā)文量,認(rèn)定某領(lǐng)域具有核心作者群的條件為M大于或等于全部論文數(shù)量的50%。WOS數(shù)據(jù)庫中Liu Xinjin發(fā)文量最多,共37篇,代入公式得M =4.56,共統(tǒng)計出11位學(xué)者發(fā)文量不少于5篇,歸為核心作者行列。上述作者發(fā)文數(shù)量共計149篇,占總文獻(xiàn)數(shù)量的51.73%,可知WOS數(shù)據(jù)庫已形成核心作者群。同理,CNKI數(shù)據(jù)庫中發(fā)文量最多的學(xué)者為章友鶴,共15篇,代入公式得M =2.9,其中17位國內(nèi)學(xué)者發(fā)文量不少于3篇,文獻(xiàn)數(shù)量合計為102篇,占總比重27.64%,與認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)不符,表明國內(nèi)學(xué)者未形成核心作者群。總體而言,國內(nèi)與國際環(huán)錠紡紗領(lǐng)域?qū)W者合作均較為緊密,研究力量較為集中,但合作網(wǎng)絡(luò)劃分成塊,不利于創(chuàng)新,且國內(nèi)學(xué)者目前仍未形成核心作者群,不利于學(xué)者之間的溝通合作。

3 關(guān)鍵詞熱點與趨勢

3.1 關(guān)鍵詞共現(xiàn)聚類演變

關(guān)鍵詞反映了文獻(xiàn)所要表現(xiàn)的各個主題之間的相互關(guān)系,分析關(guān)鍵詞有利于研究本領(lǐng)域的熱點[24]。運行“Keyword”選項,對中文文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析,調(diào)整出現(xiàn)次數(shù)在8次以上的關(guān)鍵詞可得到圖4。

圖4 中文文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類圖譜

圖5 英文和中文前19個最強突現(xiàn)詞

圖4 中節(jié)點共339個,節(jié)點連線595條,網(wǎng)絡(luò)密度(density)為0.0104。其中出現(xiàn)次數(shù)最多、具有較高的中介中心性的詞為轉(zhuǎn)杯紡(204次)、環(huán)錠紡(196次)、緊密紡(21次)、毛羽(18次)。通過關(guān)鍵詞聚類得出環(huán)錠紡技術(shù)向緊密紡、sirofil等新型復(fù)合紡紗方法的發(fā)展是這10年間的研究熱點之一,各種紡紗技術(shù)在今后的發(fā)展中將會出現(xiàn)多種紡紗方法互相滲透、共同發(fā)展的局面,并且環(huán)錠紡在未來一段時間不會被轉(zhuǎn)杯紡、噴氣渦流紡全部替代[25]。

WOS文獻(xiàn)中,關(guān)鍵詞毛羽(hairiness,37次)、紗線結(jié)構(gòu)(geometry,29 次)、三角區(qū)(spinning triangle,26次)出現(xiàn)的次數(shù)多,頻次高,中心性明顯。中心性在一定程度上可以涵蓋熱點和關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點,所以許多學(xué)者研究通過縮小甚至消除三角區(qū),減少成紗毛羽,優(yōu)化紗線結(jié)構(gòu)[24]。通過軟件關(guān)鍵詞聚類將本次統(tǒng)計文獻(xiàn)中312個關(guān)鍵詞分為9個聚類。聚類標(biāo)簽序號靠前,該類別中所含關(guān)鍵詞聯(lián)系緊密,改良環(huán)錠紡序號(modified ring spinning,#4)較小,以該技術(shù)研發(fā)新型紗線,也是近幾年來環(huán)錠紡紗技術(shù)進(jìn)步的一個亮點[26]。

通過查閱文獻(xiàn)進(jìn)一步了解,除了技術(shù)層面,在環(huán)保方面,紡織行業(yè)供應(yīng)鏈的生產(chǎn)階段以及消費和消費后階段都面臨挑戰(zhàn)[27]。如:在纖維、織物和服裝的制造過程中大量用水同時產(chǎn)生大量廢物,在處理這些廢物時對環(huán)境造成危害[28]。以往學(xué)者進(jìn)行了各種研究,試圖使紡織行業(yè)更環(huán)保,這些研究包括產(chǎn)品設(shè)計(product design)[29]、相關(guān)污染物的處理(treatment of associated pollutants)[30-31]、技術(shù)瓶頸(barriers encountered)[32]、循環(huán)經(jīng)濟(jì)(circular economy)[33]、生產(chǎn)過程(production process)[34-35]和企業(yè)社會責(zé)任(corporate social responsibility)[36]。然而,盡管紡織行業(yè)以不斷創(chuàng)新的需求而聞名,但很少有研究通過可持續(xù)性創(chuàng)新視角來研究工業(yè)紡織品的可持續(xù)性問題[37],這一結(jié)果也導(dǎo)致圖4中沒有出現(xiàn)關(guān)于綠色和可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵詞。此外,可持續(xù)被視為當(dāng)前和未來創(chuàng)新的主要驅(qū)動力[38-39],中國紡織業(yè)規(guī)模已達(dá)全球的50%,化纖產(chǎn)量占比更是超過70%,是紡織品生產(chǎn)大國和碳排放大國。在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)導(dǎo)向下,加大紡織行業(yè)的綠色創(chuàng)新將成為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的重點[40]。作為紡織行業(yè)的常青樹,環(huán)錠紡技術(shù)也面臨著創(chuàng)新驅(qū)動與綠色可持續(xù)發(fā)展的問題。

3.2 關(guān)鍵詞突現(xiàn)

“突現(xiàn)年份”代表了該主題詞突變性顯著變化的時間,可概括為該時間段內(nèi)的研究前沿內(nèi)容。中文文獻(xiàn)中在2012—2014 年之間出現(xiàn)的突現(xiàn)詞占比較大,為47.36%,反映出當(dāng)時環(huán)錠紡紗技術(shù)發(fā)展迅速,有許多新內(nèi)容迸發(fā)。2019—2022 年突現(xiàn)的關(guān)鍵詞有圖形處理(1.42)、性能測試(1.48)、出條速度(1.09)等,其中圖像處理突現(xiàn)強度持續(xù)時間長達(dá)3年,反映出現(xiàn)代環(huán)錠紡紗技術(shù)結(jié)合計算機(jī)技術(shù)運行自動化分析模式達(dá)到節(jié)約用工、提升生產(chǎn)效率將是國外該領(lǐng)域的研究前沿[41]。

英文文獻(xiàn)中紗線結(jié)構(gòu)(geometry,5.29)、紗線扭矩(yarn torque,4.69)是2012—2016年的高強度突現(xiàn)詞,且對于三角區(qū)對成紗結(jié)構(gòu)的研究在過去幾十年之間一直是研究的重點課題之一,受到廣泛關(guān)注[42],但隨后強度衰減,反映出其近期研究熱度下降[43]。2016—2018年之間突現(xiàn)的關(guān)鍵詞數(shù)量多,且持續(xù)時間短,反映出環(huán)錠紡紗領(lǐng)域當(dāng)時迅速發(fā)展。2019—2022年突現(xiàn)的關(guān)鍵詞:緊密紡(compact spinning,2.33)、紗線張力(yarn tension,2.17)和纖維(fiber,2.36),均持續(xù)至今且突現(xiàn)強度高,表明國際領(lǐng)域中緊密紡技術(shù)、纖維及其性能的研究仍將是研究前沿。

4 討論與建議

4.1 環(huán)錠紡紗領(lǐng)域發(fā)文趨勢

通過發(fā)文趨勢分析可知,近10年來國際層面環(huán)錠紡紗領(lǐng)域發(fā)文量逐年增加,但國內(nèi)發(fā)文量為遞減趨勢,呈現(xiàn)出從數(shù)量追求轉(zhuǎn)至質(zhì)量追求。通過發(fā)文量分析可知,我國在過去10年發(fā)文量為369篇,大于同時期國際發(fā)文量288篇,顯示出國內(nèi)環(huán)錠紡紗領(lǐng)域研究勢頭雖比以往有所下降,但研究能力仍較國際水平更高,同時也說明了國內(nèi)發(fā)文逐漸向質(zhì)量追求的趨勢。因此,現(xiàn)階段需整合研究力量、提升文章質(zhì)量。

4.2 環(huán)錠紡紗領(lǐng)域研究國家、機(jī)構(gòu)、作者分析

通過CiteSpace軟件的可視化呈現(xiàn)得到各國環(huán)錠紡紗領(lǐng)域發(fā)文量對比,如圖2與表1所示,分析發(fā)現(xiàn)中國文獻(xiàn)中心性最強,在環(huán)錠紡紗領(lǐng)域貢獻(xiàn)度高、投入高、發(fā)揮作用大、影響力高。通過圖3高產(chǎn)作者合作圖譜分析可知,國內(nèi)作者合作網(wǎng)絡(luò)相比國外更固化而分散,雖然研究力量較集中但未形成良好合作群,多數(shù)仍處于獨立研究的狀態(tài),不利于創(chuàng)新和學(xué)者之間的溝通合作。

4.3 環(huán)錠紡紗研究關(guān)鍵詞演變與熱點

關(guān)鍵詞反映了文獻(xiàn)表現(xiàn)的各個主題之間的相互關(guān)系,是文章中心的核心概括,分析關(guān)鍵詞有利于研究本領(lǐng)域的熱點[21]。近年來環(huán)錠紡紗結(jié)合智能化的逐漸推廣[44],緊密紡、改良環(huán)錠紡的發(fā)展與應(yīng)用拓寬了環(huán)錠紡的應(yīng)用領(lǐng)域,有助于提升紗線質(zhì)量。節(jié)約用工、提升紗線質(zhì)量與性能是未來國內(nèi)外研究的趨勢,此外,在“碳達(dá)峰、碳中和”政策的影響下,綠色可持續(xù)發(fā)展將是國內(nèi)環(huán)錠紡紗技術(shù)發(fā)展的導(dǎo)向。總體而言,國內(nèi)環(huán)錠紡紗發(fā)展圍繞節(jié)約用工、提高生產(chǎn)效率、提升紗線品質(zhì)、創(chuàng)新驅(qū)動、綠色可持續(xù)發(fā)展而展開[45]。

5 結(jié) 論

借助CiteSpace計量工具對CNKI與WOS數(shù)據(jù)庫中環(huán)錠紡紗領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行計量、分類排序,具體描述了2012—2022年國內(nèi)環(huán)錠紡紗領(lǐng)域的研究狀況、研究熱點和發(fā)展趨勢。

從發(fā)文趨勢與國家、作者間合作分布結(jié)果分析可知:中國近10年環(huán)錠紡紗相關(guān)研究呈現(xiàn)下降趨勢,發(fā)展從數(shù)量追求轉(zhuǎn)移至質(zhì)量追求;中國文獻(xiàn)中心度最大,在環(huán)錠紡紗領(lǐng)域貢獻(xiàn)度高、影響力高;各研究學(xué)者之間合作較為緊密,但未形成核心作者群。

從關(guān)鍵詞與突顯詞分析可知,過去10年間,研究熱點圍繞環(huán)錠紡的技術(shù)創(chuàng)新和紗線質(zhì)量提升展開,扭妥TM 紡紗技術(shù)就是其中代表之一,各種紡紗技術(shù)相互促進(jìn)發(fā)展,環(huán)錠紡仍具有廣闊的研究前景。此外,在“碳達(dá)峰、碳中和”的環(huán)保目標(biāo)與發(fā)展需要面前,創(chuàng)新驅(qū)動、綠色低碳亦是環(huán)錠紡領(lǐng)域的發(fā)展方向。

順應(yīng)發(fā)展潮流才能促進(jìn)技術(shù)快速發(fā)展,我國環(huán)錠紡紗領(lǐng)域?qū)W者應(yīng)該整合研究力量,建立核心作者群,形成覆蓋面更廣的合作網(wǎng)絡(luò)。此外,在環(huán)錠紡紗領(lǐng)域?qū)G色低碳的相關(guān)研究目前較少,是現(xiàn)階段發(fā)展的需要,研究重心應(yīng)當(dāng)向綠色可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)移。