基于CiteSpace的近十年国内棉纺织加工研究热点可视化分析

张超宇，肖雨嫣，任泽华，王兵心，刘建立

(江南大学纺织科学与工程学院，江苏无锡 214122)

中国是全球棉纺织大国，拥有世界上最大最全面的纺织工业体系[1]。近年来，国内科研机构和生产企业的科研人员围绕中国纺织工业最具有产业优势的棉纺加工领域开展了卓有成效的基础应用研究。国内科研人员围绕棉纺织产业技术需求和交叉应用的研究逐渐形成了研究热点，引领了棉纺织产业发展趋势和方向[2]。中国知网(CNKI)是中国最大的期刊全文数据库，在内容覆盖、标准化和搜索路径方面具有明显优势。本文使用CNKI数据库中的棉织物和棉纱线的相关文献作为数据的来源，利用CiteSpace可视化文献分析工具,为了研究近10年国内棉纺织领域发展趋势，分析学术研究热点，对近10年来国内高校在棉纺织加工领域热点进行可视化分析，期望揭示中国棉纺织行业的研究热点和局限性，为研究者提供参考和借鉴。

在棉纺织加工领域，纤维、纱线和织物不同维度材料的前处理、成形制备和功能化改性，例如抗菌和阻燃，一直是该领域学者和工程技术人员深入研究的热点。近10年来，棉纺织加工作为传统的优势产业领域逐渐与多学科实现交叉融合，有效推动了棉纺织加工技术的发展[3]。随着新型材料的出现，尤其是功能性纤维、助剂和染料的成功研发及其应用，通过棉纺织加工技术实现在医疗卫生、军事防护和航空航天等领域的产业化应用，使得功能性棉纺织品制备技术再次成为纺织加工领域研究的热点[4-5]。为了进一步理清棉纺织加工行业研究的内容和热点，本文借助统计学、计量学和可视化分析工具，阅读并参考棉纺织加工领域的经典文献，描述了一定时期中，该研究方向研究热点的大致分布状况[6-7]；以棉织物和棉纱为脉络，采用CiteSpace软件对国内高校在棉纺织加工领域的研究文献进行计量分析,绘制科学知识图谱,从关键词频次、聚类和突现词等几个角度对棉纺织加工领域研究热点进行分析,总结了研究进展,预测该领域的发展趋势。

1 研究设计

1.1 研究方法

1.1.1 知识图谱分析法

CiteSpace软件通过对引文空间的分析，是大数据时代梳理研究发展脉络和趋势的重要学术工具，有助于探究和挖掘科学研究的动态变化。利用关键词的聚类、共现和突现等，对有关国内高校在棉纺织加工领域研究为主题的文献进行可视化分析。本文采用的CiteSpace版本为CiteSpace5.8.R3。

1.1.2 计量分析法

棉纺织加工领域热点的追踪分析可以采用文献计量学开展，通过文献计量分析方法可以对棉纺织领域中文献的热点分布结构、数量关系和变化规律进行定量研究，进而探讨棉纺织加工领域的知识图谱和热点特征，从而预测棉纺织领域研究热点变化趋势。

1.2 数据来源及筛选

以CNKI为文献来源库，以期刊《纺织学报》《现代纺织技术》《丝绸》《棉纺织技术》《东华大学学报(自然科学版)》《毛纺科技》《上海纺织科技》《针织工业》《印染》和硕博论文为主要研究对象，检索时间为2012年至2021年，对摘要中出现“棉”和“纱”or“棉”和“织物”的论文进行检索，剔除掉不合要求的文献资料，最终得到了5376篇文献。

需要指出的是，在本文中对CNKI总库中的期刊类进行检索，然后剔除了与棉纺和棉织物等明显不相关的期刊、会议报告、科技成果和以企业为第一单位发表的论文，只保留高校所发表的期刊论文和学位论文，主要以棉纺织加工领域相关的内容为研究目标，以便聚焦重点问题。

1.3 分析方法

本文采用陈超美教授开发的CiteSpace软件。在CiteSpace中从CNKI上下载的Refworks格式数据文献不能直接使用，利用软件中的数据转换功能，对RefWorks格式文件进行转换。

设置运行参数：本文选取的是近10年的文献资源，便于观察每一年的研究内容和热点，故在“Years Per Slice”中设置为1，在Text Processing(文本步骤)：“Term Source”(术语源)面板中选择“Title”(标题)、“Author Keywords”(作者关键词)、“Keywords Plus”(增补关键词)、“Abstract”，在“Node Types”中逐次选择“Keyword”“Author”；在“Pruning”中，勾选“Pathfinder”选项，其他设置均为默认选项，分次运行CiteSpace。

2 数据统计与可视化分析

2.1 逐年发文量

近10年来，国内高校在棉纺织加工领域的发文量如图1所示，呈现出先上升后下降的趋势。由图1中的折线图得知2014年国内高校在棉纺织加工领域所发表的文章数量最多，为622篇；2020年发文量最少，仅有442篇；2012至2021年发文量呈现出一个明显的下降趋势，主要是因为国内学者更多关注化纤纤维和功能化纤维方面的研究，例如石墨烯功能化纤维的制备与研发和石墨烯增强复合材料中的应用研究，以及纳米纤维的研发与应用等方面的研究[8-9]。

图1 2012—2021年国内高校在棉纺织领域发文趋势Fig.1 Publishing trends of domestic colleges and universities in the field of cotton textiles between 2012 and 2021

国内高校在2012—2021年棉纺织加工领域有关的文章发布情况,排名前3位的发文高校依次为东华大学、西安工程大学和江南大学,如图2所示。

图2 2012—2021年国内高校科研机构在棉纺织领域的总发文量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

对于某一研究领域学者的研究能力的评估，发文量的多少便是一项重要的参考依据。从发文作者可以看出棉纺织加工领域研究方向的研究人员之间的合作状况。利用CiteSpace软件对2012—2021年国内高校棉纺织研究发文的高频率作者生成可视化知识图谱，客观地反映出了他们在棉纺织加工领域的影响力。

使用CiteSpace5.8.R3软件，得到国内高校棉纺织加工领域关键性作者合作的图谱，其中“Nodes”为571，“E”为529，“Density”为0.0033，如图3所示。图3列出核心作者的结点信息。图中节点的大小代表了作者发文量的多少，越大代表发文越多，越小则代表发文越少。从CiteSpace的“Export”选项中导出表格，选取前20名高产作者，列出表1；表现突出的前5位作者依次有：曹机良、王雪燕、刘新金、苏旭中、孟春丽等。排名第一的作者是曹机良，发文量为53篇，被视为中文期刊高产量作者，表明在棉纺织加工领域有着较高的学术地位。

表1 棉纺织加工领域高产作者一览表Tab.1 List of highly productive authors in cotton textile processing

图3 2012—2021国内高校棉纺织加工研究作者合作图谱Fig.3 Cooperation map of cotton textile processing research authors in domestic universities between 2012 and 2021

从图3中观察出几个相对重要的合作网络，以下团体显示出高强度的中心性，主要合作节点(合作团队)有：高卫东、傅佳佳、王鸿博、范雪荣等人；苏旭中、刘新金、谢春萍等人；曹机良和孟春丽等人；王雪燕和刘元军等人。图3呈现出：密度(Density)=0.0033，代表着国内高校在棉纺织加工领域的研究人员合作关系不够紧密，呈现出分散的状态。建议国内棉纺织加工领域学者之间加强合作，对棉纺织加工领域前沿基础理论和共性技术问题开展协作研究，推动棉纺织加工工业的可持续发展。

2.3 研究热点分析

2.3.1 关键词分析

通过对关键词进行研究和分析，基于关键词生成的知识图谱可以有效把握棉纺织加工领域的研究热点[10]。在CiteSpace中，将“Node Types”(节点来源)设置为“Keyword”；时间切片为1；在Top N中选择50。为了使图谱更加美观化，让其网络节点数量不发生变化，并且节点之间的线条连接数量大大减少，因此在“Pruning”中选择“Pathfinder”和“Pruning Sliced Network”。根据纤维原料种类和棉纺织加工流程对近似和关联性关键词进行清洗合并，具体如表2所示。

表2 2012—2021年国内在高校棉纺织加工领域关键词清洗合并对比Tab.2 Comparison of keywords cleaning and merger of domestic colleges and universities in the field of cotton textile processing from 2012 to 2021

续 表

对关键词清洗整理后对应的关键词分布图，如图4所示。

图4 2012—2021年国内高校在棉纺织加工领域研究关键词分布Fig.4 Keywords distribution of domestic colleges and universities in the field of cotton textile processing research between 2012 and 2021

根据图4所示关键词分布图，选取Top20的高频关键词，如表3所示。通过表3和图4，近10年国内高校在棉纺织加工领域研究热点主要集中在棉织物的染色性能改进和棉织物的功能性整理两大方面。频次排前六位的关键词依次是棉织物、染色、整理、性能、纺纱、前处理，它们之间紧密关联，并且与该领域的研究点一致，表明了棉纺织加工研究的中心和热点。

表3 2012—2021年国内高校在棉纺织加工领域研究热点前20名关键词表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 关键词聚类分析

聚类是指把所有关键词根据研究类别进行划分,形成合理的聚类图谱。为获取国内高校对棉纺织加工的研究热点和趋势，对所选文献的关键词进行聚类分析，共形成11个聚类，如图5所示。

图5 2012—2021国内高校在棉纺织加工领域研究热点关键词聚类Fig.5 Cluster visualization map of keywords of domestic universitiesin the field of cotton textile processing between 2012 and 2021

在图5中，聚类的号数越小，表明该聚类含有的关键词越多，聚类效果越好；反之，聚类效果越差。聚类越靠前说明研究的学者越多，由此可见对于棉织物研究已形成棉织物、染色、整理、性能、纺纱和前处理等多个聚类。# 0棉织物、# 5纺纱、# 7浆纱、# 8纺纱工艺这四者相互交融紧密联系在一起，由此可以看出从浆料配方的设计到纺纱工艺优化选取，对于提升棉织物的整体舒适性，离不开棉纺织加工各工序的协同作用；# 3染色和# 4前处理是关于棉织物染色性能的研究，两者在棉纺织加工工序中密切相关，前处理是染色的前道工序；# 1整理、# 2性能、# 6有机硅和 # 9导电织物，这一组为满足当代消费者的需求，极大提高棉织物的价值而开展的功能性研究；# 10棉纤维不仅是棉纺织加工领域的原材料、各类半制品和最终产品的基材，也是棉纺织加工领域开展基础研究和产业化应用必须讨论的实验材料之一。

通过对高频关键词进行归并，综合考虑聚类图谱的内容，国内棉纺织加工研究热点主要分为以下3个方面：

a)棉纺织加工技术研究：在近10年中，粗细联技术、细络联技术和集体落纱技术在纺纱加工领域已逐渐实现产业化应用和普及，实现了万锭用工人数的大幅度减少。在机织加工领域，整经机机器手臂集体换筒、浆纱机高速化和宽幅化、自动穿结经和织机智能化等技术的推广和普及，实现了织物加工流程的快速反应，基本上实现了小批量多品种生产的要求。智能传感监测、机器视觉检测和大数据挖掘等数字化智能技术在纺织机械运行状动态监测、产品质量监控、生产调度和规划中的应用加速了棉纺织加工领域的数字化和智能化进程，实现了诸多行业共性技术难题的解决，加快了棉纺织产业的转型升级[11]。

b)织物功能化制备研究：在近10年中，棉织物功能化制备技术取得了显著进步，棉纺织品已逐渐由单一功能逐渐转向复合功能，逐渐实现了纤维、纱线、织物和成品等不同加工阶段的多维度功能化制备工艺。例如，电晕预处理、棉织物阻燃/抗菌复合体系功能化、高能电子束辐照提高棉织物抗皱性能、棉织物自修复功能和喷阻燃涂整理技术已逐渐取代了传统的多工序重复加工，降低了功能化制备能耗，提供了制备效率和产品质量[12]。

c)纺织品整理技术研发：在近10年中，棉纺织品整理技术已逐渐由织物后整理阶段逐渐向前道工序转移，已实现了在纤维染色、纺纱、纱线染色和浆纱等工序中的功能化整理，基本上实现了棉纺织品整理技术的多工序化。同时，无水和少水整理技术，例如涂层整理技术、等离子体整理技术和电子辐射整理技术在棉纺织品加工中逐渐使用，不仅赋予了织物特殊功能，更实现了节能和环保的绿色发展目标。目前，绿色、节能、降耗和可持续性已经成为中国棉纺织加工领域的重要发展趋势，也是纺织工业为实现“双碳”目标必经之路[13]。

2.3.3 研究前沿分析

在一段时间内，关键词的激增通常与研究人员可能感兴趣的话题有关。基于CiteSpace软件的关键词检测可以帮助研究者了解过去的研究热点它的持续时间状况[14]。在“Layout”面板中选择“TimeLine”选项，得到了2012至2021年国内高校在棉纺织加工领域研究热点时间线图，如图6所示。

由图6得知，从2012年以棉织物活性染料、抗菌、超疏水、棉混纺织物和棉结等主要研究方向为基础到2021年演化出匀染性、脱色、正交实验、防紫外线、纱线质量性能检测、保湿功能和屏蔽和介电性能等方面的研究。通过关键词的优化得到高变化频率的主题词，从时间跨度可以看出关键词开始至结束的时间，由此推断出该领域研究的趋势。国内高校对于2012—2021年棉纺织研究热点的前10突现词，如表4所示。

图6 2012—2021年国内高校棉纺织加工研究热点关键词聚类时间线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年国内高校对棉纺织加工领域研究热点前10名关键词突现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，这10个关键词的突现系数均大于5，自2012年至今都有着较高的研究热度，说明在棉纺织加工领域的研究中极其重要。其中关键词“纺纱”“石墨烯”“整理”“性能”“染色”和“有机硅”是近5年中的突发热点，这也将会是未来棉纺织加工领域研究中新的焦点。

其中按突现系数的大小排名前三位的依次是纺纱、石墨烯和整理，它们与成纱质量、棉织物功能整理和改性有关,并且从2019年到2021年都是该领域的研究热点。纺纱方法差异化影响纺纱质量，随着不同纺纱技术的出现与应用，挖掘各种纺纱方法的优点对于提高纺纱质量显得至关重要，因此国内高校研究者也对其开展了不断的探索和研究。石墨烯具有许多优异的功能，在纺织品的功能整理中广泛应用于电磁屏蔽、抗菌和阻燃方面，一直持续到2021年都是棉纺织加工的研究热点之一。

3 结 论

本文利用CiteSpace可视化分析软件，以生动、简洁、易懂的图谱描述了2012年至2021年国内高校在棉纺织加工领域中研究的热点，从多个角度展示了棉纺织加工研究的脉络，为今后国内相关研究提供参考。得到以下结论：

a)国内高校围绕棉纺织加工的研究主要集中在棉混纺用功能性化纤纤维的研发和应用、纺纱技术短流程无人化的创新、织物加工准备工序的数字化检测和智能化监控，以及棉纺织加工产业链的绿色可持续发展等领域。

b)国内高校在棉纺织加工领域中的纺纱装备制造与纺纱工艺产业化、纯棉及棉混纺织物染色技术和织物功能化整理技术等方面的研究已形成了较为完善的研究网络，预测未来的研究热点主要集中在智能化数字化纺纱装备与生产工艺的产业化应用，低能耗环保染色技术和多重功能化整理技术的产业化应用。

c)建议国内高校围绕棉纺织加工领域共性技术难题和卡脖子问题开展攻关研究，实现基础理论研究向产业化应用的转化，将科研成果落在棉纺织全产业链上，全面提升棉纺织加工产业的转型升级速度，实现中国棉纺织产业的可持续发展。