張超宇，肖雨嫣，任澤華，王兵心，劉建立

(江南大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)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(yè)體系[1]。近年來，國內(nèi)科研機構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)的科研人員圍繞中國紡織工業(yè)最具有產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢的棉紡加工領(lǐng)域開展了卓有成效的基礎(chǔ)應(yīng)用研究。國內(nèi)科研人員圍繞棉紡織產(chǎn)業(yè)技術(shù)需求和交叉應(yīng)用的研究逐漸形成了研究熱點，引領(lǐng)了棉紡織產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢和方向[2]。中國知網(wǎng)(CNKI)是中國最大的期刊全文數(shù)據(jù)庫，在內(nèi)容覆蓋、標(biāo)準(zhǔn)化和搜索路徑方面具有明顯優(yōu)勢。本文使用CNKI數(shù)據(jù)庫中的棉織物和棉紗線的相關(guān)文獻作為數(shù)據(jù)的來源，利用CiteSpace可視化文獻分析工具,為了研究近10年國內(nèi)棉紡織領(lǐng)域發(fā)展趨勢，分析學(xué)術(shù)研究熱點，對近10年來國內(nèi)高校在棉紡織加工領(lǐng)域熱點進行可視化分析，期望揭示中國棉紡織行業(yè)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(lǐng)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(lǐng)域?qū)W者和工程技術(shù)人員深入研究的熱點。近10年來，棉紡織加工作為傳統(tǒng)的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域逐漸與多學(xué)科實現(xiàn)交叉融合，有效推動了棉紡織加工技術(shù)的發(fā)展[3]。隨著新型材料的出現(xiàn)，尤其是功能性纖維、助劑和染料的成功研發(fā)及其應(yīng)用，通過棉紡織加工技術(shù)實現(xiàn)在醫(yī)療衛(wèi)生、軍事防護和航空航天等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，使得功能性棉紡織品制備技術(shù)再次成為紡織加工領(lǐng)域研究的熱點[4-5]。為了進一步理清棉紡織加工行業(yè)研究的內(nèi)容和熱點，本文借助統(tǒng)計學(xué)、計量學(xué)和可視化分析工具，閱讀并參考棉紡織加工領(lǐng)域的經(jīng)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(luò)，采用CiteSpace軟件對國內(nèi)高校在棉紡織加工領(lǐng)域的研究文獻進行計量分析,繪制科學(xué)知識圖譜,從關(guān)鍵詞頻次、聚類和突現(xiàn)詞等幾個角度對棉紡織加工領(lǐng)域研究熱點進行分析,總結(jié)了研究進展,預(yù)測該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

1 研究設(shè)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(shù)據(jù)時代梳理研究發(fā)展脈絡(luò)和趨勢的重要學(xué)術(shù)工具，有助于探究和挖掘科學(xué)研究的動態(tài)變化。利用關(guān)鍵詞的聚類、共現(xiàn)和突現(xiàn)等，對有關(guān)國內(nèi)高校在棉紡織加工領(lǐng)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(lǐng)域熱點的追蹤分析可以采用文獻計量學(xué)開展，通過文獻計量分析方法可以對棉紡織領(lǐng)域中文獻的熱點分布結(jié)構(gòu)、數(shù)量關(guān)系和變化規(guī)律進行定量研究，進而探討棉紡織加工領(lǐng)域的知識圖譜和熱點特征，從而預(yù)測棉紡織領(lǐng)域研究熱點變化趨勢。

1.2 數(shù)據(jù)來源及篩選

以CNKI為文獻來源庫，以期刊《紡織學(xué)報》《現(xiàn)代紡織技術(shù)》《絲綢》《棉紡織技術(shù)》《東華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)》《毛紡科技》《上海紡織科技》《針織工業(yè)》《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(xiàn)“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(guān)的期刊、會議報告、科技成果和以企業(yè)為第一單位發(fā)表的論文，只保留高校所發(fā)表的期刊論文和學(xué)位論文，主要以棉紡織加工領(lǐng)域相關(guān)的內(nèi)容為研究目標(biāo)，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(fā)的CiteSpace軟件。在CiteSpace中從CNKI上下載的Refworks格式數(shù)據(jù)文獻不能直接使用，利用軟件中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能，對RefWorks格式文件進行轉(zhuǎn)換。

設(shè)置運行參數(shù)：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(nèi)容和熱點，故在“Years Per Slice”中設(shè)置為1，在Text Processing(文本步驟)：“Term Source”(術(shù)語源)面板中選擇“Title”(標(biāo)題)、“Author Keywords”(作者關(guān)鍵詞)、“Keywords Plus”(增補關(guān)鍵詞)、“Abstract”，在“Node Types”中逐次選擇“Keyword”“Author”；在“Pruning”中，勾選“Pathfinder”選項，其他設(shè)置均為默認(rèn)選項，分次運行CiteSpace。

2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與可視化分析

2.1 逐年發(fā)文量

近10年來，國內(nèi)高校在棉紡織加工領(lǐng)域的發(fā)文量如圖1所示，呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。由圖1中的折線圖得知2014年國內(nèi)高校在棉紡織加工領(lǐng)域所發(fā)表的文章數(shù)量最多，為622篇；2020年發(fā)文量最少，僅有442篇；2012至2021年發(fā)文量呈現(xiàn)出一個明顯的下降趨勢，主要是因為國內(nèi)學(xué)者更多關(guān)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(fā)和石墨烯增強復(fù)合材料中的應(yīng)用研究，以及納米纖維的研發(fā)與應(yīng)用等方面的研究[8-9]。

圖1 2012—2021年國內(nèi)高校在棉紡織領(lǐng)域發(fā)文趨勢Fig.1 Publishing trends of domestic colleges and universities in the field of cotton textiles between 2012 and 2021

國內(nèi)高校在2012—2021年棉紡織加工領(lǐng)域有關(guān)的文章發(fā)布情況,排名前3位的發(fā)文高校依次為東華大學(xué)、西安工程大學(xué)和江南大學(xué),如圖2所示。

圖2 2012—2021年國內(nèi)高?？蒲袡C構(gòu)在棉紡織領(lǐng)域的總發(fā)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(lǐng)域?qū)W者的研究能力的評估，發(fā)文量的多少便是一項重要的參考依據(jù)。從發(fā)文作者可以看出棉紡織加工領(lǐng)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(nèi)高校棉紡織研究發(fā)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(lǐng)域的影響力。

使用CiteSpace5.8.R3軟件，得到國內(nèi)高校棉紡織加工領(lǐng)域關(guān)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(jié)點信息。圖中節(jié)點的大小代表了作者發(fā)文量的多少，越大代表發(fā)文越多，越小則代表發(fā)文越少。從CiteSpace的“Export”選項中導(dǎo)出表格，選取前20名高產(chǎn)作者，列出表1；表現(xiàn)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(fā)文量為53篇，被視為中文期刊高產(chǎn)量作者，表明在棉紡織加工領(lǐng)域有著較高的學(xué)術(shù)地位。

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

圖3 2012—2021國內(nèi)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(wǎng)絡(luò)，以下團體顯示出高強度的中心性，主要合作節(jié)點(合作團隊)有：高衛(wèi)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(xiàn)出：密度(Density)=0.0033，代表著國內(nèi)高校在棉紡織加工領(lǐng)域的研究人員合作關(guān)系不夠緊密，呈現(xiàn)出分散的狀態(tài)。建議國內(nèi)棉紡織加工領(lǐng)域?qū)W者之間加強合作，對棉紡織加工領(lǐng)域前沿基礎(chǔ)理論和共性技術(shù)問題開展協(xié)作研究，推動棉紡織加工工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.3 研究熱點分析

2.3.1 關(guān)鍵詞分析

通過對關(guān)鍵詞進行研究和分析，基于關(guān)鍵詞生成的知識圖譜可以有效把握棉紡織加工領(lǐng)域的研究熱點[10]。在CiteSpace中，將“Node Types”(節(jié)點來源)設(shè)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(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量不發(fā)生變化，并且節(jié)點之間的線條連接數(shù)量大大減少，因此在“Pruning”中選擇“Pathfinder”和“Pruning Sliced Network”。根據(jù)纖維原料種類和棉紡織加工流程對近似和關(guān)聯(lián)性關(guān)鍵詞進行清洗合并，具體如表2所示。

表2 2012—2021年國內(nèi)在高校棉紡織加工領(lǐng)域關(guān)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(xù) 表

對關(guān)鍵詞清洗整理后對應(yīng)的關(guān)鍵詞分布圖，如圖4所示。

圖4 2012—2021年國內(nèi)高校在棉紡織加工領(lǐng)域研究關(guān)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(jù)圖4所示關(guān)鍵詞分布圖，選取Top20的高頻關(guān)鍵詞，如表3所示。通過表3和圖4，近10年國內(nèi)高校在棉紡織加工領(lǐng)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(guān)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(guān)聯(lián)，并且與該領(lǐng)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(nèi)高校在棉紡織加工領(lǐng)域研究熱點前20名關(guān)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(guān)鍵詞聚類分析

聚類是指把所有關(guān)鍵詞根據(jù)研究類別進行劃分,形成合理的聚類圖譜。為獲取國內(nèi)高校對棉紡織加工的研究熱點和趨勢，對所選文獻的關(guān)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(nèi)高校在棉紡織加工領(lǐng)域研究熱點關(guān)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(shù)越小，表明該聚類含有的關(guān)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(xué)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(lián)系在一起，由此可以看出從漿料配方的設(shè)計到紡紗工藝優(yōu)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(xié)同作用；# 3染色和# 4前處理是關(guān)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(guān)，前處理是染色的前道工序；# 1整理、# 2性能、# 6有機硅和 # 9導(dǎo)電織物，這一組為滿足當(dāng)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(lǐng)域的原材料、各類半制品和最終產(chǎn)品的基材，也是棉紡織加工領(lǐng)域開展基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用必須討論的實驗材料之一。

通過對高頻關(guān)鍵詞進行歸并，綜合考慮聚類圖譜的內(nèi)容，國內(nèi)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(shù)研究：在近10年中，粗細(xì)聯(lián)技術(shù)、細(xì)絡(luò)聯(lián)技術(shù)和集體落紗技術(shù)在紡紗加工領(lǐng)域已逐漸實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用和普及，實現(xiàn)了萬錠用工人數(shù)的大幅度減少。在機織加工領(lǐng)域，整經(jīng)機機器手臂集體換筒、漿紗機高速化和寬幅化、自動穿結(jié)經(jīng)和織機智能化等技術(shù)的推廣和普及，實現(xiàn)了織物加工流程的快速反應(yīng)，基本上實現(xiàn)了小批量多品種生產(chǎn)的要求。智能傳感監(jiān)測、機器視覺檢測和大數(shù)據(jù)挖掘等數(shù)字化智能技術(shù)在紡織機械運行狀動態(tài)監(jiān)測、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控、生產(chǎn)調(diào)度和規(guī)劃中的應(yīng)用加速了棉紡織加工領(lǐng)域的數(shù)字化和智能化進程，實現(xiàn)了諸多行業(yè)共性技術(shù)難題的解決，加快了棉紡織產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)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(shù)取得了顯著進步，棉紡織品已逐漸由單一功能逐漸轉(zhuǎn)向復(fù)合功能，逐漸實現(xiàn)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(yù)處理、棉織物阻燃/抗菌復(fù)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(fù)功能和噴阻燃涂整理技術(shù)已逐漸取代了傳統(tǒng)的多工序重復(fù)加工，降低了功能化制備能耗，提供了制備效率和產(chǎn)品質(zhì)量[12]。

c)紡織品整理技術(shù)研發(fā)：在近10年中，棉紡織品整理技術(shù)已逐漸由織物后整理階段逐漸向前道工序轉(zhuǎn)移，已實現(xiàn)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(xiàn)了棉紡織品整理技術(shù)的多工序化。同時，無水和少水整理技術(shù)，例如涂層整理技術(shù)、等離子體整理技術(shù)和電子輻射整理技術(shù)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(xiàn)了節(jié)能和環(huán)保的綠色發(fā)展目標(biāo)。目前，綠色、節(jié)能、降耗和可持續(xù)性已經(jīng)成為中國棉紡織加工領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢，也是紡織工業(yè)為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)必經(jīng)之路[13]。

2.3.3 研究前沿分析

在一段時間內(nèi)，關(guān)鍵詞的激增通常與研究人員可能感興趣的話題有關(guān)?；贑iteSpace軟件的關(guān)鍵詞檢測可以幫助研究者了解過去的研究熱點它的持續(xù)時間狀況[14]。在“Layout”面板中選擇“TimeLine”選項，得到了2012至2021年國內(nèi)高校在棉紡織加工領(lǐng)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(jié)等主要研究方向為基礎(chǔ)到2021年演化出勻染性、脫色、正交實驗、防紫外線、紗線質(zhì)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(guān)鍵詞的優(yōu)化得到高變化頻率的主題詞，從時間跨度可以看出關(guān)鍵詞開始至結(jié)束的時間，由此推斷出該領(lǐng)域研究的趨勢。國內(nèi)高校對于2012—2021年棉紡織研究熱點的前10突現(xiàn)詞，如表4所示。

圖6 2012—2021年國內(nèi)高校棉紡織加工研究熱點關(guān)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(nèi)高校對棉紡織加工領(lǐng)域研究熱點前10名關(guān)鍵詞突現(xiàn)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(guān)鍵詞的突現(xiàn)系數(shù)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(lǐng)域的研究中極其重要。其中關(guān)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(fā)熱點，這也將會是未來棉紡織加工領(lǐng)域研究中新的焦點。

其中按突現(xiàn)系數(shù)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(zhì)量、棉織物功能整理和改性有關(guān),并且從2019年到2021年都是該領(lǐng)域的研究熱點。紡紗方法差異化影響紡紗質(zhì)量，隨著不同紡紗技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，挖掘各種紡紗方法的優(yōu)點對于提高紡紗質(zhì)量顯得至關(guān)重要，因此國內(nèi)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(yōu)異的功能，在紡織品的功能整理中廣泛應(yīng)用于電磁屏蔽、抗菌和阻燃方面，一直持續(xù)到2021年都是棉紡織加工的研究熱點之一。

3 結(jié) 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(nèi)高校在棉紡織加工領(lǐng)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(luò)，為今后國內(nèi)相關(guān)研究提供參考。得到以下結(jié)論：

a)國內(nèi)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(fā)和應(yīng)用、紡紗技術(shù)短流程無人化的創(chuàng)新、織物加工準(zhǔn)備工序的數(shù)字化檢測和智能化監(jiān)控，以及棉紡織加工產(chǎn)業(yè)鏈的綠色可持續(xù)發(fā)展等領(lǐng)域。

b)國內(nèi)高校在棉紡織加工領(lǐng)域中的紡紗裝備制造與紡紗工藝產(chǎn)業(yè)化、純棉及棉混紡織物染色技術(shù)和織物功能化整理技術(shù)等方面的研究已形成了較為完善的研究網(wǎng)絡(luò)，預(yù)測未來的研究熱點主要集中在智能化數(shù)字化紡紗裝備與生產(chǎn)工藝的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，低能耗環(huán)保染色技術(shù)和多重功能化整理技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

c)建議國內(nèi)高校圍繞棉紡織加工領(lǐng)域共性技術(shù)難題和卡脖子問題開展攻關(guān)研究，實現(xiàn)基礎(chǔ)理論研究向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的轉(zhuǎn)化，將科研成果落在棉紡織全產(chǎn)業(yè)鏈上，全面提升棉紡織加工產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級速度，實現(xiàn)中國棉紡織產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。