基于CiteSpace文獻(xiàn)計(jì)量法的石墨烯研究文獻(xiàn)可視化圖譜分析

樊一陽(yáng)++許京京??

〔摘要〕本文運(yùn)用CiteSpace信息可視化軟件，以2009-2013年石墨烯研究與應(yīng)用領(lǐng)域近6萬(wàn)篇文獻(xiàn)為基礎(chǔ)，對(duì)石墨烯研究文獻(xiàn)進(jìn)行了可視化處理。從文獻(xiàn)計(jì)量角度，對(duì)石墨烯研究的國(guó)家、學(xué)科、研究機(jī)構(gòu)、基金資助狀況等熱點(diǎn)分布和共引文獻(xiàn)及研究前沿等信息的可視化圖譜進(jìn)行了分析。并對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外石墨烯研究和應(yīng)用領(lǐng)域的文獻(xiàn)信息進(jìn)行了比較分析。

〔關(guān)鍵詞〕石墨烯；CiteSpace；文獻(xiàn)計(jì)量；可視化圖譜

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2015.08.017

〔中圖分類號(hào)〕G250252〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A〔文章編號(hào)〕1008-0821（2015）08-0081-11

石墨烯是一種由碳原子組成的單層碳原子二維晶體，所有碳原子以正六角型呈蜂巢晶格狀排列，其單原子納米結(jié)構(gòu)使其成為目前世上最薄、最堅(jiān)硬、強(qiáng)度最大的納米材料。石墨烯幾乎完全透明卻又可以被輕易彎折，擁有電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)等卓越性能，因此應(yīng)用范圍廣闊。根據(jù)石墨烯超薄，強(qiáng)度超大的特性，可被應(yīng)用于超輕防彈衣，超薄超輕型飛機(jī)材料等。根據(jù)其優(yōu)異的導(dǎo)電性，它或?qū)⒊蔀楦?、?dǎo)電速度更快的新一代電子元件、高速晶體管、高靈敏傳感器的核心材料。另外由于石墨烯透明、良好的導(dǎo)電性，也適合用來(lái)制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽(yáng)能電池。

石墨烯作為石墨（及后來(lái)的碳納米管）的基本結(jié)構(gòu)單元在理論上已被研究長(zhǎng)達(dá)60余年[3]。Columbia University（哥倫比亞大學(xué)）的Philip Kim[4]和University of Texas at Aus tin（德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校）的Rodney Rouff[5-6]都曾對(duì)石墨剝離薄層石墨片進(jìn)行過(guò)研究，薄層石墨已有多處報(bào)道，很可惜都未得到單層石墨烯。直到2004年，英國(guó)曼徹斯特大學(xué)物理和天文學(xué)院的Andre Geim（安德烈·海姆）和Konstantin Novoselov（康斯坦丁·諾沃肖洛夫），在實(shí)驗(yàn)中利用普通膠帶從石墨中成功地分離出石墨烯。二人于2010年10月4日，以“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”為由，共同獲得2010年“諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)”[7]。自2004年石墨烯這一材料被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，激發(fā)了全球范圍內(nèi)的石墨烯研發(fā)熱潮。全世界科學(xué)家都在探究它在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，有關(guān)研究和新聞未曾間斷。石墨烯材料及其相關(guān)技術(shù)成為了研究人員們關(guān)注的熱點(diǎn)。

自2004年以來(lái)尤其是2009年之后石墨烯相關(guān)文獻(xiàn)出現(xiàn)一個(gè)研究熱潮激增現(xiàn)象。國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者多從石墨烯的制備、特性等方面研究，而從文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)角度研究較少。中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所的王麗[8]從文獻(xiàn)入手利用TDA軟件做了石墨烯研究前沿分析但主要聚焦于中國(guó)發(fā)展態(tài)勢(shì)分析，李陽(yáng)[9]等人對(duì)國(guó)際石墨烯進(jìn)行了分析，但基于研究時(shí)間較早，當(dāng)時(shí)文獻(xiàn)數(shù)量相對(duì)較少。

為了解目前全球石墨烯的研究現(xiàn)狀及研究趨勢(shì)，本文通過(guò)利用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)方法，以Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)收錄的與石墨烯相關(guān)的近六萬(wàn)篇文獻(xiàn)為研究對(duì)象，借助信息可視化軟件CiteSpace對(duì)其進(jìn)行可視化圖譜分析，以期能夠揭示石墨烯研究的熱點(diǎn)國(guó)家、機(jī)構(gòu)、學(xué)科分布情況以及研究發(fā)展的現(xiàn)狀、熱點(diǎn)及趨勢(shì)前沿，為相關(guān)研究提供一定的參考依據(jù)。

1分析方法及數(shù)據(jù)收集

11軟件介紹

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是以文獻(xiàn)為研究對(duì)象，借住文獻(xiàn)的各種特征，采用數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法來(lái)描述、評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)某專業(yè)學(xué)科的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[10]。CiteSpace 是由美國(guó)德雷塞爾大學(xué)（Drexel）信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院陳超美教授與大連理工大學(xué)WISE實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合開發(fā)的信息可視化軟件，是用來(lái)分析和可視共引網(wǎng)絡(luò)的Java應(yīng)用程序[11]，近年來(lái)被廣泛用于文獻(xiàn)引文網(wǎng)絡(luò)分析。

CiteSpace是一款知識(shí)圖譜可視化分析的軟件?；趶念}目（Title）、摘要（Abstract）、檢索詞（Descriptors）和突現(xiàn)詞（burst terms）確定研究前沿（research fronts），分析學(xué)科研究前沿隨時(shí)間的變化趨勢(shì)及研究前沿與其知識(shí)基礎(chǔ)（Intellecture base）間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)不同研究前沿間的內(nèi)部聯(lián)系。CiteSpace在對(duì)某一學(xué)科或領(lǐng)域進(jìn)行分析時(shí)，通過(guò)文獻(xiàn)共被引分析（Cited Reference），關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析等可繪制出學(xué)科領(lǐng)域的可視化科學(xué)知識(shí)圖譜，并可生成強(qiáng)調(diào)研究前沿和其知識(shí)基礎(chǔ)間的順時(shí)模式時(shí)區(qū)視圖（Timezone View） 探討其前沿?zé)狳c(diǎn)及其演化過(guò)程。通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)的可視化呈現(xiàn)，能直觀地辨識(shí)出學(xué)科前沿的演化路徑及經(jīng)典基礎(chǔ)文獻(xiàn)[11-12]。利用CiteSpace尋找學(xué)科領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、進(jìn)展、前沿及其對(duì)應(yīng)的知識(shí)基礎(chǔ)，研究人員可從科學(xué)文獻(xiàn)中識(shí)別并發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域的發(fā)展新趨勢(shì)和新動(dòng)態(tài)。

12數(shù)據(jù)收集

本文分析數(shù)據(jù)來(lái)源于Web of Science中的Web of ScienceTM核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)。登陸Web of Science主頁(yè)，基本檢索中輸入主題詞“graphene”進(jìn)行檢索。收集數(shù)據(jù)時(shí)為了得到最新的文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)據(jù)量，對(duì)所有的文獻(xiàn)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并且又分年份做了相關(guān)統(tǒng)計(jì)。至收集數(shù)據(jù)時(shí)，Web of Science中共收錄石墨烯相關(guān)研究文獻(xiàn)達(dá)8萬(wàn)多篇。為得到石墨烯最新的研究熱點(diǎn)，且由于收集數(shù)據(jù)時(shí)2014年的文獻(xiàn)還不能得到完整的數(shù)據(jù)量，因此設(shè)定時(shí)間跨度為200911-20131231。進(jìn)而再進(jìn)行精煉檢索，選擇“Web of Science TM Core Collection”數(shù)據(jù)庫(kù)，檢索結(jié)果為52 478條文獻(xiàn)記錄，對(duì)檢索數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記后進(jìn)入Web of ScienceTM核心合集整理檢索結(jié)果，選擇帶參考文獻(xiàn)的全著錄格式，以“download.txt”為文件名下載并存儲(chǔ)為純文本格式。檢索時(shí)間為2014年10月11日。

13分析方法

本文利用Excel軟件對(duì)2009-2013年的文獻(xiàn)數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以呈現(xiàn)石墨烯研究相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。然后通過(guò)文獻(xiàn)計(jì)量法中的信息可視化軟件Citespace對(duì)研究文獻(xiàn)的熱點(diǎn)國(guó)家、研究機(jī)構(gòu)、學(xué)科分布以及共引文獻(xiàn)和前沿等進(jìn)行分析。endprint

將下載的以“download.txt”為文件名的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Citespace，時(shí)間劃分（Time Slicing）設(shè)置為從2009-2013年，時(shí)間切片（Years Per Slice）設(shè)置為1年，術(shù)語(yǔ)來(lái)源（Term Source）勾選為標(biāo)題（Title）、摘要（Abstract）、著者（DE）、關(guān)鍵字（Keywords）。詞類型（Term Type）、節(jié)點(diǎn)類型（Node Types）、連線（Links）、閾值調(diào)諧（Thresholding）、算法分析（Pruning）、可視化視圖（Visualization）等按照所要分析的時(shí)間、國(guó)家、機(jī)構(gòu)、學(xué)科、關(guān)鍵熱詞、被引文獻(xiàn)等角度進(jìn)行相應(yīng)的勾選，就可生成石墨烯研究文獻(xiàn)的可視化知識(shí)圖譜，進(jìn)而通過(guò)圖譜對(duì)石墨烯領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀及前沿進(jìn)行分析。

2結(jié)果分析

21石墨烯研究文獻(xiàn)發(fā)表情況

在Web of Science中檢索文獻(xiàn)最早的是從1950年開始的，但關(guān)于石墨烯研究文獻(xiàn)是直到1990年之后才開始出現(xiàn)的，并且在2004年之前有關(guān)石墨烯研究的文獻(xiàn)非常少，尤其是2000年之前每年的研究文獻(xiàn)發(fā)表量都在百篇以下，2001年才首次突破百篇，但數(shù)量依然不多，因此對(duì)2002-2014年的石墨烯研究文獻(xiàn)發(fā)表量做了統(tǒng)計(jì)（如圖1）。在2004年之前，總體文獻(xiàn)量都比較少，文獻(xiàn)發(fā)表情況變化不大。直到2004年，Andre Geim（安德烈·海姆）和Konstantin Novoselov（康斯坦丁·諾沃肖洛夫），在實(shí)驗(yàn)中用一種簡(jiǎn)單易行的方式成功分離出石墨烯之后，在學(xué)術(shù)界掀起了一股研究熱潮，石墨烯的研究文獻(xiàn)開始逐年增多，呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。2009年之后，尤其是2010年“諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)”以“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)”為由[7]，頒給了在石墨烯材料方面有卓越貢獻(xiàn)的兩位科學(xué)家后，石墨烯發(fā)表文獻(xiàn)量開始呈現(xiàn)一種爆炸性的激增態(tài)勢(shì)，說(shuō)明近年來(lái)石墨烯的的研究已經(jīng)成為爆炸性的熱點(diǎn)研究。圖1Web of Science核心集收錄的石墨烯研究文獻(xiàn)發(fā)表情況

22石墨烯研究文獻(xiàn)的國(guó)家分布分析

CiteSpace的節(jié)點(diǎn)類型（Node Types）選擇國(guó)家（Country），設(shè)置閾值，繪制出相關(guān)的可視化知識(shí)圖譜。根據(jù)結(jié)果分析形成的圖譜（圖2），國(guó)家之間的連線代表合作關(guān)系；連線粗細(xì)代表合作密度，合作越多，線越粗；連線的顏色代表合作年代。該知識(shí)網(wǎng)絡(luò)圖譜共由92個(gè)節(jié)點(diǎn)（Nodes）和38條連線（Links）組成，圖中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都表示1個(gè)國(guó)家，由圖譜可以清晰地看到文獻(xiàn)在全球分布很廣，52 478篇石墨烯研究文獻(xiàn)主要分布于全球92個(gè)國(guó)家。此外可看出，節(jié)點(diǎn)間的連線不是很密集，說(shuō)明國(guó)家相互之間合作還不是很多，目前石墨烯研究中各個(gè)國(guó)家的研究相對(duì)比較獨(dú)立。圖2石墨烯文獻(xiàn)研究國(guó)家分布圖譜1

從石墨烯相關(guān)研究文獻(xiàn)的熱點(diǎn)國(guó)家發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析（如表1），其中發(fā)文量最多的是中國(guó)和美國(guó)，分別是10 865篇和7 197篇，占到總數(shù)的2070%和13%，其次是韓國(guó)、日本、德國(guó)，研究文獻(xiàn)數(shù)量排名前四的國(guó)家研究文獻(xiàn)數(shù)量22 418，占到發(fā)表文獻(xiàn)總數(shù)的4272%。而發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量排名前十的國(guó)家文獻(xiàn)數(shù)量約占總數(shù)的5551%。

54在分析Citespace可視化軟件生成的圖譜中，定義中介中心性大于或等于01的節(jié)點(diǎn)為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。一個(gè)節(jié)點(diǎn)的中介中心性是指網(wǎng)絡(luò)中所有的最短路徑中經(jīng)過(guò)該節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)在整體網(wǎng)絡(luò)中所起連接作用大小的度量。一個(gè)節(jié)點(diǎn)的中介中心性越高，說(shuō)明它在網(wǎng)絡(luò)中最短路徑上出現(xiàn)的越多，其影響力和重要程度越大[13-14]。分析文獻(xiàn)發(fā)表熱點(diǎn)國(guó)家知識(shí)圖譜，按中介中心性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，排名前三的分別是比利時(shí)、英國(guó)、加拿大（圖3）。說(shuō)明歐盟成員國(guó)之間的研究相互影響比較大。圖3石墨烯文獻(xiàn)研究國(guó)家分布圖譜2

通過(guò)分析CiteSpace軟件繪制的Timeline視圖可以清晰地顯示石墨烯研究隨時(shí)間的研究進(jìn)展，歐洲是石墨烯的誕生地，歐盟對(duì)石墨烯的研究范圍和影響非常廣泛。美國(guó)、韓國(guó)、日本緊隨其后開展了多項(xiàng)石墨烯研究項(xiàng)目，而中國(guó)近年來(lái)在石墨烯研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)貢獻(xiàn)量及專利申請(qǐng)量已超越美國(guó)，位居世界首位，成為石墨烯研究領(lǐng)域中重要力量。2012年之后，許多國(guó)家隨著熱潮迅速加入到石墨烯研究中，石墨烯領(lǐng)域的研究力量還在不斷壯大。

綜上可知，目前從事石墨烯研究的國(guó)家遍布全球，研究分布非常廣泛，但國(guó)家間合作很分散，還沒形成全球的合作網(wǎng)絡(luò)，有若干研究團(tuán)體形式存在，主要以歐盟為主。從文獻(xiàn)發(fā)表頻次上看，中國(guó)、美國(guó)文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量明顯大于其他國(guó)家，說(shuō)明中國(guó)、美國(guó)已經(jīng)處于石墨烯研究的前沿陣地，韓國(guó)、日本、德國(guó)也是石墨烯研究領(lǐng)域的主要國(guó)家。但是從中介中心性方面分析可得，比利時(shí)的中心度最高，占核心地位，其次是英國(guó)和加拿大。中國(guó)雖在此文獻(xiàn)發(fā)表量上遙遙領(lǐng)先，但在研究深度和影響力方面還有很大欠缺，在石墨烯的研究領(lǐng)域中還不能占主導(dǎo)地位。

23石墨烯研究文獻(xiàn)的學(xué)科分布

節(jié)點(diǎn)類型（Node Types）選擇學(xué)科（Category），閾值選擇為（1，1，10）（2，2，15）（3，3，20），選擇最短路徑算法（Pathfinder）運(yùn)行數(shù)據(jù)。由CiteSpace軟件分析處理后繪制出由72個(gè)節(jié)點(diǎn)和102條連線組成的石墨烯研究領(lǐng)域?qū)W科分布狀況的可視化圖譜（圖4）。圖譜中可看出有不少明顯的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，并且節(jié)點(diǎn)之間相互連接，每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)學(xué)科，節(jié)點(diǎn)之間的連線表示相互之間的關(guān)系?？傻檬┑南嚓P(guān)文獻(xiàn)研究延伸到多達(dá)72個(gè)學(xué)科，且學(xué)科之間相互滲透聯(lián)系。

從石墨烯研究文獻(xiàn)的各個(gè)學(xué)科發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果可得（表2），在石墨烯研究文獻(xiàn)中，物理學(xué)（Physics）相關(guān)研究文獻(xiàn)發(fā)表量達(dá)13 860篇，占到全部發(fā)表文獻(xiàn)的2641%，處于核心位置。其次是化學(xué)（Chemistry）相關(guān)研圖4石墨烯文獻(xiàn)研究學(xué)科分布ClusterView圖譜

究文獻(xiàn)發(fā)表量10 985篇，材料科學(xué)（Material Science）相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表量9 733篇，分別占到全部文獻(xiàn)發(fā)表量的2093%和1855%。從文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量上看，在石墨烯的相關(guān)文獻(xiàn)研究學(xué)科中，以物理學(xué)（Physics）、化學(xué)（Chemistry）、材料科學(xué)（Material Science）為核心，主要延伸至納米科學(xué)與技術(shù)（Nanoscience & Nanotechnology）、工程學(xué)（Engineering）、電化學(xué)（Electrochemistry）、光學(xué)（Optics）、能源與燃料學(xué)（Energy & Fuels）、高分子科學(xué)（Polymer Science）等學(xué)科領(lǐng)域。說(shuō)明石墨烯在未來(lái)的發(fā)展中，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，與各學(xué)科的交互性很強(qiáng)。endprint

由于關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)在整體網(wǎng)絡(luò)中起著重要的連接作用，其影響力和重要性比較大，在Citespace可視化軟件生成的圖譜中選取中介中心性大于或等于01的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)（表3），通過(guò)中介中心性進(jìn)行對(duì)比分析，排名靠前的學(xué)科有：能源與燃料、農(nóng)業(yè)、生物物理學(xué)、生物技術(shù)和應(yīng)用微生物、工程學(xué)、環(huán)境科學(xué)、食品科技、細(xì)胞生物學(xué)、物理學(xué)、材料科學(xué)、納米技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等。對(duì)比表2發(fā)現(xiàn)這些學(xué)科中有的學(xué)科文獻(xiàn)發(fā)表量不是很多，但是中心性很高，說(shuō)明其在石墨烯研究的學(xué)術(shù)知識(shí)擴(kuò)散和知識(shí)共享趨勢(shì)中，能吸收其他學(xué)科中的石墨烯已有技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行學(xué)科發(fā)展，利用新技術(shù)進(jìn)行學(xué)科攻關(guān)，在學(xué)科延伸滲透中起著重要的連接作用。

結(jié)合石墨烯文獻(xiàn)研究熱點(diǎn)學(xué)科生成的時(shí)區(qū)視圖（圖5），綜合分析可得2009-2013年間物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、納米技術(shù)、燃料能源等基礎(chǔ)性學(xué)科一直是石墨烯研究的熱點(diǎn)學(xué)科領(lǐng)域，從這些學(xué)科向其他學(xué)科進(jìn)行滲透延伸。說(shuō)明目前在整個(gè)石墨烯發(fā)展的研究中主要還是集中于基礎(chǔ)研究與應(yīng)用上，大部分的研究還是處于微觀層面上的研究，進(jìn)一步的大規(guī)模制備改進(jìn)及量產(chǎn)化實(shí)用研究還有巨大研究?jī)r(jià)值和發(fā)展?jié)摿?。已?jīng)有研究相對(duì)深入的學(xué)科所延伸至的學(xué)科的價(jià)值和發(fā)展?jié)摿€有待進(jìn)一步挖掘。

24石墨烯研究熱點(diǎn)機(jī)構(gòu)分布

節(jié)點(diǎn)類型（Node Types）選擇國(guó)家（institution），設(shè)置閾值，可由CiteSpace軟件生成石墨烯研究的機(jī)構(gòu)合作可視化圖譜。所得圖譜與從事石墨烯相關(guān)研究的國(guó)家合作關(guān)系圖譜非常類似（圖略），分析可得參與石墨烯相關(guān)研究的機(jī)構(gòu)在全球同樣呈現(xiàn)一種分布廣泛，但機(jī)構(gòu)之間的相互合作關(guān)系不強(qiáng)的態(tài)勢(shì)。機(jī)構(gòu)之間的合作關(guān)系以國(guó)家科學(xué)研究院與高校之間的合作居多，同時(shí)存在企業(yè)與高校之間的合作形式。各個(gè)高校及科研院所在整個(gè)石墨烯的研究中發(fā)揮著重要作用，推動(dòng)著石墨烯領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程。

由于本文是從石墨烯的發(fā)表文獻(xiàn)方面入手研究，因此所得分析結(jié)果中高校和科研院所在發(fā)文量和影響力方面占據(jù)著絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。而從目前石墨烯的研究機(jī)構(gòu)合作情況看，從事石墨烯研究的機(jī)構(gòu)是比較廣泛的，不僅包含了學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)（高校、科研院所），還涉及了企業(yè)、政府及一些個(gè)人。為更好的分析石墨烯研究的熱點(diǎn)機(jī)構(gòu)，本文結(jié)合了專利申請(qǐng)的情況進(jìn)行進(jìn)一步分析（表4）。從研究機(jī)構(gòu)專利申請(qǐng)的數(shù)量上看，前十名中有4家機(jī)構(gòu)來(lái)自中國(guó)，4家來(lái)自韓國(guó)，2家來(lái)自美國(guó)。再?gòu)臋C(jī)構(gòu)性質(zhì)上看，從專利角度分析時(shí)有6家機(jī)構(gòu)都是科研院所或高校，4家為企業(yè)，依然是高校及科研院所在石墨烯研究中占的比重較大。說(shuō)明目前石墨烯的研究多數(shù)還是處于實(shí)驗(yàn)室研究狀態(tài)。但企業(yè)在石墨烯應(yīng)用進(jìn)程中的作用不可忽略，其專利申請(qǐng)所占比例也是相當(dāng)大的，說(shuō)明目前不小比例的石墨烯研究已經(jīng)趨于成熟。另外，申請(qǐng)專利數(shù)量最多的是韓國(guó)三星電子，其專利申請(qǐng)量多達(dá)210個(gè)，占全球總量的73%，其研究范圍涵蓋了石墨烯制備方法和在顯示屏、 鋰電池等領(lǐng)域的應(yīng)用；其次為韓國(guó)成均館大學(xué)、浙江大學(xué)、IBM、清華大學(xué)等。

通過(guò)石墨烯研究熱點(diǎn)機(jī)構(gòu)的可視化視圖分析，結(jié)合專利的全球申請(qǐng)情況，目前在石墨烯研究領(lǐng)域中，中國(guó)、韓國(guó)、美國(guó)、日本在文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量和專利申請(qǐng)數(shù)量方面都處于全球的領(lǐng)軍行列，說(shuō)明這幾個(gè)國(guó)家的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化水平都相對(duì)靠前，占據(jù)著石墨烯研究領(lǐng)域的高地。通過(guò)石墨烯研究機(jī)構(gòu)間的相互合作關(guān)系分析，在石墨烯的研究過(guò)程中科研院所與高校的合作所占比例較高，但在石墨烯應(yīng)用進(jìn)程中更普遍的研究模式是學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)機(jī)構(gòu)的合作，比較典型的就是韓國(guó)成均館大學(xué)與韓國(guó)三星電子的合作，共同成立實(shí)驗(yàn)室對(duì)石墨烯的制備基礎(chǔ)方法和應(yīng)用合作開展研究。而通過(guò)CiteSpace軟件繪制的可視化聚類圖譜對(duì)主要研究機(jī)構(gòu)的重點(diǎn)研究領(lǐng)域進(jìn)一步分析，可得目前的重點(diǎn)研究集中方向，其大致分布于復(fù)合材料、碳納米管、傳感器、晶體管等基礎(chǔ)應(yīng)用方面。

25石墨烯研究基金資助狀況分析

節(jié)點(diǎn)類型（Node Types）選擇基金（grant），設(shè)置閾值，選擇最短路徑算法（Pathfinder），繪制石墨烯研究基金資助狀況可視化分析圖譜。

由于CiteSpace軟件分析統(tǒng)計(jì)的結(jié)果中，識(shí)別英文基金名字時(shí)簡(jiǎn)稱和全稱識(shí)別為兩個(gè)不同的基金，本文在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)將同一基金的簡(jiǎn)稱和全程進(jìn)行了合并統(tǒng)計(jì)。全球有關(guān)石墨烯研究的資助狀況如表5。全球石墨烯研究領(lǐng)域內(nèi)投入數(shù)量最多的前十大基金分別是：NSF美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)、NSFC國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、DFG德國(guó)科學(xué)基金會(huì)、DOE美國(guó)能源部基金、ONR美國(guó)海軍研究局基金、RFBR俄羅斯基礎(chǔ)研究基金會(huì)、EPSRC英國(guó)工程與自然科學(xué)研究基金、Ministry of Education Science and Technology韓國(guó)科技教育部基金、MICINN（Spain） 西班牙政府行政管理體制基金、EU歐洲聯(lián)盟基金。資金資助最多的很明顯是美國(guó)，資助基金項(xiàng)目在全球前十大項(xiàng)目中占到3個(gè)，而數(shù)量更是遙遙領(lǐng)先，說(shuō)明美國(guó)近幾年來(lái)對(duì)石墨烯領(lǐng)域研究的極高重視，也說(shuō)明石墨烯在未來(lái)國(guó)家發(fā)展中可能引起的極大影響力。緊隨其后的就是中國(guó)、德國(guó)、俄羅斯、英國(guó)、韓國(guó)、西班牙、歐盟。

由CiteSpace軟件生成的石墨烯相關(guān)研究資助情況聚類圖（圖6），包含了706個(gè)節(jié)點(diǎn)和584條連線，生成聚類多達(dá)270個(gè)，大的聚類包含20多個(gè)。由706個(gè)節(jié)點(diǎn)代表的資助項(xiàng)目可知，在全球范圍內(nèi)，有關(guān)石墨烯研究的資助項(xiàng)目數(shù)量非常多，目前此方面的研究投入巨大且研究異?；馃?。而生成的多達(dá)270個(gè)聚簇?cái)?shù)量，也說(shuō)明相關(guān)研究涉及的項(xiàng)目類別豐富，涵蓋領(lǐng)域廣泛。

從CiteSpace軟件生成的可視化TimeLine知識(shí)圖譜中（圖7、圖8）可以清晰地看到基金項(xiàng)目多是2009年發(fā)起，排名前十的資助基金都是從2009年開始就已經(jīng)開始投入，在接下來(lái)的幾年間也保持著持續(xù)投入的狀態(tài)，2010年、2011年一些新的資助項(xiàng)目持續(xù)增加，2013年開始新增資助項(xiàng)目已經(jīng)明顯減少。

結(jié)合圖6、圖7、圖8可直觀的得到排名靠前的聚類分別是：graphene石墨烯、DNA、heterojunctions異質(zhì)結(jié)、Oxide氧化物、Greens-function格林函數(shù)、conduction傳導(dǎo)性、lowest energy-states最低能態(tài)、fluctuations波動(dòng)性、carbon material碳材料、nanopores納米孔、d-2、phonon-scattering聲子散射、flavor symmetry-breaking味對(duì)稱性破壞、Selenide硒、quantum theory量子理論、introducing directionality導(dǎo)入定向、uric-acid尿酸、eye diagram眼圖、wave basis-set波基集、film影片等，這些聚類可推測(cè)出全球各個(gè)國(guó)家機(jī)構(gòu)投入的資助基金聚焦的研究方向和領(lǐng)域，進(jìn)一步可分析得到哪些領(lǐng)域更加有研究?jī)r(jià)值和發(fā)展?jié)摿?。endprint

26石墨烯研究共引參考文獻(xiàn)及前沿分析

節(jié)點(diǎn)類型（Node Types）選擇共詞（term）、關(guān)鍵詞（keyword）和共引參考文獻(xiàn)（Cited Reference），設(shè)置相關(guān)閾值，選擇最短路徑算法（Pathfinder）繪制可視化網(wǎng)絡(luò)圖譜（圖9）。該可視化圖譜是將海量文獻(xiàn)進(jìn)行研究方向歸類的文獻(xiàn)共引分析圖，及關(guān)鍵詞共詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析圖，由80個(gè)節(jié)點(diǎn)和76條連線組成。通過(guò)共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)生成的聚類分析圖，可展現(xiàn)當(dāng)前石墨烯領(lǐng)域研究的知識(shí)前沿和知識(shí)基礎(chǔ)的合并網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，尋找研究進(jìn)程中的研究熱點(diǎn)及其發(fā)展變化。圖9石墨烯研究共引參考文獻(xiàn)及前沿分析圖譜

由CiteSpace軟件運(yùn)行的結(jié)果可分析得到高共引參考文獻(xiàn)分布（表6），通過(guò)分析被引頻次高的文獻(xiàn)可以得出石墨烯研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，但是由于科研文獻(xiàn)的引用關(guān)系還要受到作者社會(huì)關(guān)系、期刊類別、影響因子等因素影響，因此只按引用頻次進(jìn)行分析會(huì)有一定偏差。

通過(guò)對(duì)中心度（中介中心性）分析，參考圖譜中的中心度較大的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)文獻(xiàn)（表7），可以更客觀的了解熱門的研究主題。對(duì)比兩個(gè)表可以發(fā)現(xiàn)，中心度較高的文獻(xiàn)多數(shù)被引用的頻次也較高。通過(guò)分析Novoselov KS在2004年發(fā)表的文獻(xiàn)，Geim AK在2007發(fā)表的文獻(xiàn)，及Sankovich S于2006年發(fā)表的文獻(xiàn)等高中心度文獻(xiàn)，可以發(fā)現(xiàn)之前石墨烯的研究集中于碳、納米材料等制備出石墨烯的初級(jí)研究階段，其影響力較強(qiáng)，從中可以得到石墨烯研究領(lǐng)域的知識(shí)基礎(chǔ)。

近年來(lái)石墨烯領(lǐng)域研究突飛猛進(jìn)，可通過(guò)CiteSpace軟件生成的聚類圖追蹤研究進(jìn)程中的研究熱點(diǎn)及其發(fā)展變化。圖10展示出了2009-2013年間共詞的變化情況，圖中每個(gè)#號(hào)表示1個(gè)聚類，從圖中可看到9個(gè)大的聚類，可從中推斷當(dāng)前石墨烯研究領(lǐng)域的主要熱點(diǎn)和基本的研究主題。從圖中可知最近幾年（2012-2013年）石墨烯的研究熱點(diǎn)主要集中在high-quality graphene nanoribbon（高質(zhì)量石墨烯納米帶）與light-emitting source（發(fā)光光源）而2011年以及以前主要研究熱詞為signal amplification strategy（信號(hào)放大策略）、methanol electro-exidation（甲醇電氧化）、freestanding graphene device（獨(dú)立式石墨烯設(shè)備）、green function method（格林函數(shù)方法）、bedt-ttf（電荷轉(zhuǎn)移復(fù)合物）、graphene multilayer（多層石墨烯）、polyacrylate coating（聚丙烯酸酯涂層）。而根據(jù)時(shí)間軸圖譜呈現(xiàn)的結(jié)果，這些熱點(diǎn)大致保持一種持續(xù)的狀態(tài)，2009-2011年間研究熱點(diǎn)不斷增加，近兩年熱點(diǎn)增幅減小，但是更深層次的石墨烯研究熱點(diǎn)開始出現(xiàn)，說(shuō)明前幾年熱點(diǎn)問(wèn)題仍然會(huì)是石墨烯研究領(lǐng)域的主要研究方向，在此基礎(chǔ)上石墨烯研究依然在向新的領(lǐng)域拓展，也在向更深層次的應(yīng)用上探索。圖10石墨烯研究共引參考文獻(xiàn)及前沿分析

3結(jié)論

本文利用CiteSpace文獻(xiàn)計(jì)量法等軟件對(duì)2009-2013年Web of Science收錄的與石墨烯相關(guān)的科技期刊和相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：

31研究文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量

從文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量來(lái)看，關(guān)于石墨烯的研究2009年之后，相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表量開始呈現(xiàn)一種爆炸性的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，說(shuō)明近年來(lái)石墨烯的研究已經(jīng)成為爆炸性的熱點(diǎn)研究。

32研究文獻(xiàn)來(lái)源熱點(diǎn)國(guó)家分布

從文獻(xiàn)國(guó)家分布來(lái)看，從事石墨烯相關(guān)研究的國(guó)家分布廣泛，相互間合作不強(qiáng)仍然沒有形成全球合作網(wǎng)絡(luò)，合作關(guān)系較密切的以歐盟成員國(guó)為主。我國(guó)雖然發(fā)表論文量高，但是影響力卻有很大欠缺，在相關(guān)領(lǐng)域還不能占主導(dǎo)地位。

33研究學(xué)科分布

從研究學(xué)科分布來(lái)看，石墨烯主要應(yīng)用于物理學(xué)領(lǐng)域，其次是化學(xué)領(lǐng)域。目前主要的關(guān)于石墨烯的研究仍然集中在基礎(chǔ)研究與應(yīng)用上。

34熱點(diǎn)研究機(jī)構(gòu)及基金資助情況分布

從研究機(jī)構(gòu)與基金資助情況來(lái)看，中國(guó)、韓國(guó)、美國(guó)、日本在文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量和專利申請(qǐng)數(shù)量方面都處于全球的領(lǐng)軍行列，而美國(guó)與中國(guó)在基金資助方面是最多的。全球范圍內(nèi)石墨烯的研究領(lǐng)域非常廣泛。

35共引參考文獻(xiàn)及前沿分析

從共引參考文獻(xiàn)來(lái)看，2012年之后的研究熱點(diǎn)有了比較大的轉(zhuǎn)向，開始向更深層次的研究邁進(jìn)。

通過(guò)對(duì)比分析，可以看出石墨烯的相關(guān)性研究正在向多元化，深層化的研究方向邁進(jìn)。我國(guó)關(guān)于石墨烯的研究雖然影響力欠缺，但是總體發(fā)展?fàn)顩r良好。希望本文能給從事相關(guān)研究的人員帶來(lái)一些啟示，促進(jìn)石墨烯研究更好的發(fā)展。

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（本文責(zé)任編輯：孫國(guó)雷）endprint