基于SCI數(shù)據(jù)的納米金剛石研究態(tài)勢(shì)分析

曾碩勛,張雪燕,張龍

(1.甘肅省科技情報(bào)研究所,甘肅蘭州 730000;2.甘肅省科技評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅蘭州 730000; 3.董志中學(xué),甘肅慶陽(yáng) 745000)

基于SCI數(shù)據(jù)的納米金剛石研究態(tài)勢(shì)分析

曾碩勛1,2,張雪燕3,張龍1,2

(1.甘肅省科技情報(bào)研究所,甘肅蘭州 730000;2.甘肅省科技評(píng)價(jià)監(jiān)測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅蘭州 730000; 3.董志中學(xué),甘肅慶陽(yáng) 745000)

采用合著分析法和共詞分析法,以SCI數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),借助TDA,Ucinet,NetDraw等可視化工具,通過(guò)國(guó)內(nèi)外納米金剛石的發(fā)文數(shù)、科研機(jī)構(gòu)、國(guó)際合作、高引論文、研究主題的文獻(xiàn)分析,以期把握納米金剛石發(fā)展的國(guó)際態(tài)勢(shì),并為我國(guó)納米金剛石研究發(fā)展提供參考借鑒。

SCI;納米金剛石;合著分析;共詞分析;研究態(tài)勢(shì)

0 引言

納米金剛石優(yōu)越的物理特性已在拋光、磨料、磨具、潤(rùn)滑、磁性記錄、醫(yī)學(xué)[1-3]等眾多領(lǐng)域得到應(yīng)用,隨著納米金剛石制備技術(shù)的提高,應(yīng)用廣度和深度的遞進(jìn),以及理論和實(shí)驗(yàn)室研究的國(guó)際廣泛關(guān)注,納米金剛石制備精細(xì)度更高,并產(chǎn)生眾多極致性的納米金剛石特性,如由多層,甚至單層碳原子組成的石墨烯,其導(dǎo)熱、導(dǎo)電、透光性等都幾乎到達(dá)理論極限[4-6]。正是基于納米金剛石材料的超凡特性,十分可觀的理論和現(xiàn)實(shí)應(yīng)用前景,以及憧憬無(wú)限的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值,不少國(guó)家將納米金剛石的制備和應(yīng)用作為一項(xiàng)重大科研戰(zhàn)略。

SCI(Science Citation Index)數(shù)據(jù)庫(kù)是由美國(guó)科學(xué)信息研究所創(chuàng)辦出版的引文數(shù)據(jù)庫(kù),是國(guó)際公認(rèn)的進(jìn)行科學(xué)統(tǒng)計(jì)與科學(xué)評(píng)價(jià)的三大檢索系統(tǒng)之一,而且是被認(rèn)為最具權(quán)威性的數(shù)據(jù)庫(kù)。為此,從SCI數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行納米金剛石的文獻(xiàn)檢索,可以窺見(jiàn)國(guó)內(nèi)外納米金剛石的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì),有利于我們把握科研方向,避免閉門造車,與此同時(shí),從文獻(xiàn)角度分析國(guó)內(nèi)外納米金剛石的研究發(fā)展趨勢(shì),有利于我們尋找科研合作伙伴,形成國(guó)際合作團(tuán)隊(duì),共同攻克科研難題,為納米金剛石研究和應(yīng)用機(jī)構(gòu)的多方位決策提供參考。

1 分析內(nèi)容

納米金剛石主要指具有納米級(jí)微小,而又具有金剛石硬度的一類物質(zhì)。據(jù)此,尋找相關(guān)檢索詞(包括石墨烯、納米級(jí)立方氮化硼,碳納米管,具有金剛石特性的富勒烯等),在SCI數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行檢索。檢索文獻(xiàn)類型:(Article or Proceedings Paper or Review);檢索數(shù)據(jù)庫(kù):Science Citation Index Expanded(SCIEXPANDED);出版年:(1900-2014);檢索時(shí)間為:北京時(shí)間,2014年12年8日,15:40;共檢索到相關(guān)文獻(xiàn)172,030篇。

通過(guò)閱讀論文題名判斷與“納米金剛石”主題是否相關(guān),結(jié)合TDA(Thomson data analyzer)數(shù)據(jù)清洗和分析工具,分別對(duì)其中的機(jī)構(gòu)名稱、作者關(guān)鍵詞和作者姓名三個(gè)字段進(jìn)行規(guī)范,保留了高度契合主題的115859篇文章。為盡可能分析SCI數(shù)據(jù)庫(kù)中較有影響力的文獻(xiàn),同時(shí)考慮方便數(shù)據(jù)分析軟件的處理能和分析結(jié)果客觀真實(shí)一致,設(shè)置被引閥值為100,進(jìn)行過(guò)濾,最終,將契合度較高的3755篇文獻(xiàn)全部納入研究范圍。

2 分析方法與工具

2.1 合著分析(Co-Authorship Analysis)

合著分析是一種研究多名學(xué)者合作發(fā)表論文現(xiàn)象的計(jì)量分析方法。合著有時(shí)又稱合作。合著分析的原理是:當(dāng)2名或更多的學(xué)者姓名共同出現(xiàn)在論文作者字段中時(shí),假定他們之間存在著合作關(guān)聯(lián),共現(xiàn)頻率越高則認(rèn)為合作程度越密切。與此同理,可以獲得機(jī)構(gòu)合作、國(guó)際合作等其他合作關(guān)系[7-8]。為了更加直觀的展現(xiàn)合著關(guān)系,關(guān)聯(lián)圖節(jié)點(diǎn)大小代表標(biāo)簽對(duì)象的發(fā)文數(shù)量;兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的鏈接粗細(xì)反映合作次數(shù)多少;節(jié)點(diǎn)顏色、位置和距離暫未賦予特定意義。

2.2 共詞分析(Co-Word Analysis)

共詞分析是一種研究詞語(yǔ)共現(xiàn)現(xiàn)象的計(jì)量分析方法,其原理是:具有概念內(nèi)涵的兩個(gè)詞語(yǔ)在指定范圍內(nèi)多次地共同出現(xiàn),則假定它們之間存在著某種主題關(guān)聯(lián),共現(xiàn)頻率越高則認(rèn)為主題關(guān)聯(lián)越緊密。本報(bào)告將詞共現(xiàn)范圍限定在每篇論文的作者關(guān)鍵詞字段,將這些共現(xiàn)關(guān)系加以匯總,并以知識(shí)圖譜的形式加以展現(xiàn)[9],[10]。為了更加直觀地展現(xiàn)學(xué)科內(nèi)的研究熱點(diǎn),將關(guān)鍵詞的文檔詞頻大小設(shè)定為節(jié)點(diǎn)大小;兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的鏈接粗細(xì)展示共現(xiàn)次數(shù)多少;節(jié)點(diǎn)顏色、位置和距離暫未賦予特定意義。

2.3 主要工具

考慮到納米金剛石相關(guān)檢索詞在SCI數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得的文獻(xiàn)量大,需要進(jìn)行必要的去除重復(fù)文獻(xiàn),提出在納米金剛石研究領(lǐng)域有重要價(jià)值的文獻(xiàn)。同時(shí),提升研究分析的可視化和直觀性,文章主要采用TDA(Thomson Data Analyzer),Ucinet,NetDraw以及Excel四個(gè)處理工具。

3 結(jié)果與分析

3.1 發(fā)文數(shù)量

圖1顯示從1991年始,納米金剛石領(lǐng)域發(fā)文國(guó)家TOP5總體呈現(xiàn)發(fā)文增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),尤其是美國(guó)自2003年起,均保持了納米金剛石領(lǐng)域的強(qiáng)大科研投入和學(xué)術(shù)產(chǎn)出,在此領(lǐng)域保持了全球領(lǐng)頭羊態(tài)勢(shì),其他國(guó)家保持了大致相同的態(tài)勢(shì),說(shuō)明了納米金剛石領(lǐng)域仍然處在科研熱點(diǎn)中。由于文獻(xiàn)被引高峰往往出現(xiàn)在刊出兩年以后[11],因此有圖1顯示情況。

表1顯示了納米金剛石技術(shù)領(lǐng)域SCI論文的國(guó)別分布TOP10,美國(guó)論文數(shù)量遙遙領(lǐng)先,約為top10中其他9國(guó)總和,中、日、韓、新加坡進(jìn)入前十,其他為歐美國(guó)家,中國(guó)論文總數(shù)領(lǐng)先于其他前8國(guó)家。但從均篇被引情況看,亞洲國(guó)家真實(shí)學(xué)術(shù)科研水平浮出了水面,中國(guó)更是墊底,美國(guó)發(fā)文總量大,應(yīng)該存在良莠不齊,但其均篇被引仍處在第4位,可見(jiàn)其整體學(xué)術(shù)科研水平的強(qiáng)大。

圖1 納米金剛石領(lǐng)域發(fā)文國(guó)家TOP5Fig.1 The top5 countries for the number of published papers on nano diamond

表1 納米金剛石技術(shù)領(lǐng)域SCI論文的國(guó)別分布TOP10Tab.1 The top10 countries for SCI papers on nano diamond

3.2 科研機(jī)構(gòu)

圖表顯示全球研究納米金剛石TOP的科研機(jī)構(gòu),中科院,清華大學(xué)上榜,分列2、6位,英國(guó)劍橋大學(xué)第7,其余TOP10全為美國(guó)科研機(jī)構(gòu)。對(duì)比之下,中科院和清華大學(xué)發(fā)文量與其他TOP10科研機(jī)構(gòu)幾無(wú)差距,然而,從單篇最高被引和均篇被引看,兩個(gè)科研機(jī)構(gòu)差距甚大,表明在納米金剛石研究領(lǐng)域,我國(guó)科研機(jī)構(gòu)的前沿研究較為欠缺。

3.3 國(guó)際合作

SCI論文中體現(xiàn)出的國(guó)際合作情況見(jiàn)圖2(合作論文數(shù)量少于5篇的國(guó)家在圖中不顯示)。美國(guó)的合作國(guó)家遍布全球,與中國(guó)、英國(guó)、韓國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、日本等國(guó)家合作強(qiáng)度比較大。此外,英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)也展示了全球合作的強(qiáng)烈態(tài)勢(shì)。而中國(guó)盡管發(fā)文量?jī)H次于美國(guó),但與其他國(guó)家的合作交流密切程度還十分有限,主要與美國(guó)、英國(guó)、新加坡、澳大利亞、日本合作,除與美國(guó)合作較多,與其他四國(guó)合作次數(shù)也很有限。

表2 納米金剛石技術(shù)領(lǐng)域SCI論文的科研機(jī)構(gòu)分布TOP10Tab.2 The top10 institutions for SCI papers on nano diamond

各機(jī)構(gòu)間的合作情況見(jiàn)圖3(機(jī)構(gòu)合作次數(shù)少于5次的節(jié)點(diǎn)不顯示)。由圖中可知,納米金剛石領(lǐng)域的機(jī)構(gòu)合作具有較為明顯的小范圍國(guó)別或區(qū)域特性,中國(guó)機(jī)構(gòu)的合作對(duì)象主要是國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)(清華、北大、中科院、哈工大、中國(guó)納米科學(xué)中心),且合作次數(shù)有限。國(guó)外機(jī)構(gòu)如波士頓大學(xué)(Boston Univ,美國(guó)),米尼奧大學(xué)(Univ Minho,葡萄牙)和西班牙皇家科學(xué)理事會(huì)(CSIC)之間;法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究院(CNRS),倫敦大學(xué)(Univ London,英國(guó)),的里亞斯特大學(xué)(Univ Trieste,意大利)之間;劍橋大學(xué)(Univ Cambiridge,英國(guó)),俄羅斯科學(xué)院(Russian Acad Sci),曼切斯特大學(xué)(Univ Manchester,英國(guó)),內(nèi)梅亨大學(xué)(Radboud Univ Nijmegen,荷蘭)之間等均在納米金剛石技術(shù)領(lǐng)域,展現(xiàn)了科研的國(guó)際合作的活躍性和普遍性。

圖2 納米金剛石技術(shù)領(lǐng)域SCI論文的國(guó)際合作情況(＞5)Fig.2 The international cooperation status for nano diamond SCI papers(＞5)

圖3 納米金剛石領(lǐng)域SCI論文的機(jī)構(gòu)合作情況(＞5)Fig.3 The institutional cooperation status for nano diamond SCI papers(＞5)

3.4 高引論文

高被引論文往往被認(rèn)為是領(lǐng)域內(nèi)研究重要技術(shù)的突破,是一個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的重要基石,因此高被引代表科研工作者,科研機(jī)構(gòu),以及國(guó)家在這個(gè)領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn),同時(shí)也發(fā)映出學(xué)科發(fā)展的主導(dǎo)方向。表3展示了俄羅斯、英國(guó)、美國(guó)在納米金剛石領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)和重要地位,美國(guó)在納米金剛石領(lǐng)域的領(lǐng)航能力再次凸顯。從表3題名看,10篇最高被引文獻(xiàn)中,6篇涉及石墨烯的研究,可見(jiàn)石墨烯是納米金剛石領(lǐng)域的主要學(xué)科方向。

表3 納米金剛石領(lǐng)域SCI論文被引頻次TOP10Tab.3 The top10 most cited SCI papers on nano diamond

3.5 研究主題

關(guān)鍵詞共現(xiàn)關(guān)聯(lián)見(jiàn)圖4(共現(xiàn)關(guān)聯(lián)少于3次的節(jié)點(diǎn)不顯示)。由圖中可以看出,碳納米管(Carbon nanotubes)、石墨烯(Graphene)是納米金剛石領(lǐng)域關(guān)注和研究的核心主題;與這些核心主題密切相關(guān)的還有納米粒子(Nanoparticles)、納米技術(shù)(nanotechnology)、納米材料(nanomaterials)、碳(carbon)等主題。其中,納米粒子、機(jī)械性能、納米復(fù)合材料、生物傳感與碳納米管的關(guān)聯(lián)性最為緊密;納米復(fù)合材料、激光拉曼光譜、電化學(xué)與石墨烯關(guān)聯(lián)性最為密切。

由圖中可知,納米金剛石的研究形成了5個(gè)核心聚類,以碳納米管為核心的相關(guān)研究,關(guān)聯(lián)主題有生物傳感(Biosensor)、機(jī)械性能(Mechanical properties)、富勒烯(fullerene、fullerene tube)、聚合物(polymer)、石墨(graphite)、給藥(drug delivery)、碳納米纖維(carbon nanofibers)、納米結(jié)構(gòu)(nano structures)、納米復(fù)合材料(nano composites)、二氧化鈦(Titanium dioxide)等;以石墨烯為核心的相關(guān)研究,關(guān)聯(lián)主題有碳(carbon)、納米復(fù)合材料(nano composites)、電催化(electrocatalysis)、電化學(xué)(electrochemistry)、燃料電池(fuel cell)、拉曼光譜(raman sectroscopy)、超級(jí)電容器(supercapacitor)、光催化(photocatalysis)等;以納米粒子(nanoparicles)為核心的關(guān)聯(lián)主題有納米技術(shù)(nanotechnology)、納米材料(nanomaterials)、毒性(toxicity)、毒理學(xué)(toxicology)等;陽(yáng)極氧化(anodization)和鋰離子(lithiumion)展現(xiàn)了納米金剛石在電容(電池)領(lǐng)域相對(duì)獨(dú)立的研究。

圖4 納米金剛石領(lǐng)域SCI論文的主題共現(xiàn)關(guān)聯(lián)(＞3)Fig.4 The theme co-occurrence association of SCI papers on nano diamond(＞3)

由此可見(jiàn),碳納米管是納米金剛石領(lǐng)域的絕對(duì)研究主題,與碳主題關(guān)聯(lián)度相對(duì)較小,表現(xiàn)為圍繞碳納米管的拓展應(yīng)用研究為主導(dǎo)。石墨烯是納米金剛石領(lǐng)域的第二大研究主題,與碳主題關(guān)聯(lián)性較大,而與其他密切關(guān)聯(lián)的主題較少,表現(xiàn)為石墨烯的生產(chǎn)制備研究仍然占據(jù)重要位置,拓展應(yīng)用研究正在蓬勃發(fā)展。

4 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)納米金剛石的SCI數(shù)據(jù)庫(kù)分析,得出以下結(jié)論。(1)納米金剛石領(lǐng)域仍然處在全球科研熱點(diǎn)中,其中石墨烯態(tài)勢(shì)最盛;(2)納米金剛石研究?jī)纱蠛诵臑樘技{米管和石墨烯,當(dāng)前碳納米管以拓展應(yīng)用研究為主導(dǎo),石墨烯的生產(chǎn)制備研究仍然占據(jù)重要位置,拓展應(yīng)用研究正在蓬勃發(fā)展;(3)美國(guó)全面領(lǐng)先全球,亞洲總體落后歐美,中國(guó)研究總量?jī)H次于美國(guó),但在納米金剛石領(lǐng)域的真實(shí)科研水平難望其項(xiàng)背。

納米金剛石無(wú)以倫比的特性吸引了眾多科研工作者,其研究與應(yīng)用無(wú)疑將持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間,科研創(chuàng)新和相關(guān)文獻(xiàn)仍在不斷涌現(xiàn),文章難以全面把握到位,文中可能存在以下不足之處:(1)SCI數(shù)據(jù)庫(kù)檢索不全面,漏檢新興主題;(2)數(shù)據(jù)處理不恰當(dāng),尤其是涉及中文作者同名或簡(jiǎn)寫形式時(shí),TDA處理難免出現(xiàn)錯(cuò)和漏;(3)限于篇幅的原因,圖譜展示和相關(guān)分析難以全面展示,如納米金剛石研究的國(guó)家之間比較,科學(xué)交叉等,將試圖在后續(xù)跟進(jìn)。

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Analysis of the Research Trend of Nano Diamond Based on the SCI Data

ZENG Shuo-xun1,2,ZHANG Xue-yan3,ZHANG Long1,2
(1.Institute of Sciences and Technology Information of Gansu,Lanzhou,Gansu 730000,China;
2.Key Laboratory of Scientific&Technical Evaluation and Monitoring of Gansu,Lanzhou,Gansu 730000,China;
3.Dongzhi Junior High School,Qingyang,Gansu 745000,China)

In order to understand the international development trend of nano diamond and to provide a reference for the research and development of nano diamond of our country,a documentary analysis of the number of articles about nano diamond published worldwide, the scientific research institution,the international cooperation,the most cited papers and research topic has been conducted through methods of co-authorship analysis and co-term analysis based on the SCI data and with the help of visual tools such as TDA,Ucinet,Net-Draw,etc.

SCI;nano diamond;co-authorship analysis;co-term analysis;research trend

G352.1;TQ164

A

1673-1433(2015)04-0037-06

2015-06-02

曾碩勛(1981-),男,江西興國(guó)人,碩士,研究方向:區(qū)域經(jīng)濟(jì),科技情報(bào)資源,E-mail:zsx@gsinfo.net.cn;張雪燕(1985-),女,甘肅慶陽(yáng)人,學(xué)士,研究方向:英語(yǔ)科技文獻(xiàn)翻譯。E-mail:876096238@QQ.com

國(guó)家自然科學(xué)基金:蘭州新區(qū)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)理研究——基于技術(shù)生態(tài)適應(yīng)性視覺(jué)(編號(hào):71363003),甘肅省技術(shù)研究與開發(fā)專項(xiàng)計(jì)劃基金(編號(hào):1004 TCYA014)成果之一

張龍(1980-),男,甘肅蘭州人,學(xué)士,副研究員,研究方向:科技信息情報(bào),計(jì)算機(jī),E-mail:zsx1013zsx@163.com.

曾碩勛,張雪燕,張龍.基于SCI數(shù)據(jù)的納米金剛石研究態(tài)勢(shì)分析[J].超硬材料工程,2015,27(4):37-42.