基于文献计量学的高分子材料领域研究现状及热点分析

马春晖，戴 岳，张 南

(北京工商大学图书馆，北京 100048)

基于文献计量学的高分子材料领域研究现状及热点分析

马春晖，戴 岳，张 南

(北京工商大学图书馆，北京 100048)

采用Scopus数据库和SciVal科研评价工具，选取2011—2015年代表国家和机构在高分子材料领域发文量、前10 %高被引文献、篇均被引次数及总被引次数等指标，用文献计量学方法对其进行统计分析，探讨高分子材料领域研究的发展状态；分析了基于关键词的高分子材料领域研究热点以及我国高分子材料领域国际合作情况和主要的交叉学科竞争优势等，为科研工作者提供了参考。

高分子材料；高分子材料与工程学科；研究现状；热点；文献计量学

0 前言

材料是人类赖以生存并得以发展的物质基础，材料科技更是作为高新技术的核心与先导之一，与能源技术、环境技术、信息技术、生物技术等一起成为21世纪最重要和最具发展潜力的领域[1]。我国高分子材料科学在近二三十年有了长足发展，近10年尤为迅猛， 2005—2015年，国家自然基金委员会化学科学部共资助高分子材料项目2808项，每年的资助率在16 %～30 %之间，资助项目数由2005年的126项，增加到2015年的294项[2]。

高分子材料领域发表论文的数量和质量是衡量高分子材料领域研究水准的重要指标，同时也是了解高分子材料领域研究的现状、热点与竞争力的一个重要方式。Scopus数据库由Elsevier 公司于2004年推出，收录了全球5000余家出版社的近21000种来源文献，内容涵盖化学、物理、高分子材料科学等27个学科领域[3]。Scopus收录更多的是非英语国家和地区的期刊，中国收录约350种中英文期刊，这对分析和评价我国科研和学术论文以及机构的学术水平提供了全新的参考方式[4]。SciVal评价工具以跨学科的角度揭示了科研绩效的产出，通过共引聚类原理和可视化技术，分析比较了全球7500所研究机构和220个国家Scopus数据库中近6年的数据[5]。2016年QS世界评估组织伦敦总部研究所采用Scopus数据库和SciVal科研评价工具评估了世界各大学的科研表现[6]。

SciVal中材料科学领域包含了来自全球186个国家的1698382位作者的1282019篇文献。SciVal对Materials Science领域进行了细致的划分，分为Biomaterials、Ceramics and Composites、Electronic、Optical and Magnetic Materials、General Materials Science、Materials Chemistry、Materials Science (miscellaneous)、Metals and Alloys、Polymers and Plastics、Surfaces、Coatings and Films 9个方向。本文选用目前全球最大的文摘引文数据库Scopus数据库和SciVal科研评价工具，以Materials Science分类中的Polymers and Plastics为检索方向，基于文献计量学的方法对高分子领域研究现状及热点展开分析。

1 高分子材料领域发文情况对比

2011年以来，政府和高校大力支持和深入开展高分子科学研究，高分子材料与工程学科飞速发展，该领域内的发文量逐年递增。如表1所示，近5年高分子材料领域全球共有111501篇文献，其中中国总发文量为30386篇，遥遥领先于其他各国，美国以总发文量为14480篇位居第二，德国、日本、印度、韩国、法国、伊朗、俄罗斯、英国依次排后。从表1可以看出，中国论文发表数量呈逐年递增趋势，每年的发文量均大幅度领先各国，且在2014年发文量达到峰值，这一数据从侧面反映了近年来我国在高分子材料领域研究上稳步向前的发展现状；同时在2011—2015年中国的年发文量占全球发文量的26.5 %～27.8 %，说明我国在全球高分子材料研究领域中占有重要地位。

表1 2011—2015年高分子材料领域发文量前10的国家Tab.1 Top 10 countries of polymer material publications in 2011—2015

为考察我国高分子材料领域代表性机构在国际学术研究中的地位，选取2012年全国高校学科评估材料科学与工程排名前10的大学：清华大学、北京科技大学、哈尔滨工业大学、西北工业大学、上海交通大学、武汉理工大学、华南理工大学、北京航空航天大学、浙江大学和中南大学；QS世界大学排名2016—2017年材料科学美国排名前3的大学：麻省理工学院、斯坦福大学和加利福尼亚大学伯克利分校；欧洲排名前3的大学：伦敦帝国学院、剑桥大学和牛津大学；亚洲排名前3的大学：南洋理工大学、新加坡国立大学和清华大学，共计18所大学进行比较。如表2所示，华南理工大学以5年总发文量1215篇占据第一，且每年发文量领先于其他高校；位居第二至第六的均为中国院校，分别是浙江大学、上海交通大学、清华大学、西北工业大学、哈尔滨工业大学。前6位中国院校所发表的论文数量以平稳的速度增长，第7位是位居2016年QS材料学科第一的麻省理工学院。这些数据从侧面说明了在整个“十二·五”期间，中国部分高校大力发展高分子材料领域研究，部分拥有一级和二级博士授予点的高校总发文量位居世界前列，国家的高分子材料领域研究水平在不断提升，这与我国在“十二·五”期间加大对高分子材料领域的投入力度，加强对高分子材料领域人才的培养密不可分。

表2 2011—2015年高分子材料领域代表性机构的发文量Tab.2 Representative publications of polymer materials in 2011—2015

2 高分子材料领域发文质量对比

被引频次是引文分析用于绩效评价中最具代表性的指标之一，通常被看作学术影响力的重要标志[7]。2011—2015年高分子材料领域发表的111501篇文章总共得到728239次引用，通过对引用情况进行分析，与发文量一致，中国、美国、德国和日本的总被引次数分别位于全球前4位，分别为180376、148326、63741、48752次。法国总被引频次为45602次以微弱的优势反超印度(38127次)与韩国(36961次)，次居于全球第5位。但发文量排名第9与第10的伊朗与俄罗斯在作为发文质量评价指标之一的总被引频次上表现欠佳，分别跌到了全球第13位和第24位，分别为19555次和8013次。

篇均被引次数为总被引次数除以发文量，是对发文质量整体水平的一个考量指标，高分子材料领域全球篇均被引次数为6.5次/篇。前10 %高被引文献是指在高分子材料领域的期刊分类下全球范围内排在全部文献被引次数前10 %的文献，因此一个国家/机构前10 %高被引文献的占比显示了该国家/机构高水平科研的情况[8]。综合这2个指标，如图1所示，英国前10 %高被引文献占比为17.3 %，篇均被引次数为10.2次/篇，美国(16.4 %和10次/篇)和法国(15.2 %和9.8次/篇)显示出了在高分子材料领域研究方向上有着很强的科研实力和影响力。德国(13.3 %和8.1次/篇)和韩国(10.7 %和7.6次/篇)的学术影响力均高于全球平均水平，日本(9.6 %和6.7次/篇)与全球平均水平持平，中国(8.9 %和5.9次/篇)、印度(8.9 %和6次/篇)和伊朗(7.8 %和5.5次/篇)的学术影响力略低于全球平均水平，俄罗斯(3.2 %和2.3次/篇)距离全球平均水平还有一定差距。

图1 2011—2015年高分子材料领域发文量排名前10国家的文献的引用情况Fig.1 Top 10 countries’citation of polymer material publications in 2011—2015

图2 2011—2015年高分子材料领域代表性机构文献的引用情况Fig.2 Representative publications’ achievements in polymer materials in 2011—2015

通过对18所代表机构的文献引用情况进行分析，多数机构具备强劲的科研实力。如图2所示，图中气泡大小代表总被引次数多少，浙江大学和华南理工大学的被引频次均超过8000次，上海交通大学和清华大学的被引频次超过5000次，领先于其他代表机构。以全球前10 %高被引文献占比和全球篇均被引次数作为衡量指标，QS材料科学与工程排名第一的麻省理工学院以30 %和16.7次/篇的傲人成绩领先于全球各研究机构。从图2可以看出除了北京航空航天大学、西北工业大学和哈尔滨工业大学的发文质量稍显逊色，低于全球平均水平，其他机构均接近或高于全球平均水平，说明这些代表机构在高分子材料研究领域均具有一定影响力。此外，中国代表机构与QS排名靠前的机构呈现出较明显的区域分化，说明中国机构虽然拥有世界领先的学术研究水平，但距离高分子材料领域顶级机构在文献学术质量上呈现一定差距。

3 高分子材料与工程学科研究热点

高分子材料与工程学科研究论文中关键词的变化可从另一角度观察该学科研究的前沿动态，通过统计关键词聚类关联分析出相应的高频词，归纳高频词汇有助于帮助研究者们快速掌握该学科研究发展的趋势。基于2011—2015年Scopus数据库Polymers and Plastics总收录的111501篇文献，依据相关度得到50个与学科相关的关键词。 分别为polymers、thermogravimetric analysis、grafting (chemical)、polyurethanes、polyamides、composite materials、block copolymers、polystyrenes、textiles、chains、synthesis (chemical)、copolymerization、fabrics、plastic products、reinforced plastics、mechanical properties、polypropylenes、hydrogels、chitosan、epoxy resins、polymerization、crosslinking、elastomers、atom transfer radical polymerization、functional polymers、copolymers、styrene、curing、polymer blends、emulsification、cellulose、polyesters、drug delivery、gel permeation chromatography、monomers、rubber、free radical polymerization、nanofibers、lactic acid、nanocomposites、fillers、blending、poly-ethylene oxides、conjugated polymers、differential scanning calorimetry、acrylic monomers、thermoplastics、electrospinning、living polymerization。其中“composite material”、“synthesis”、“polymerization”、“fillers”等是近年来研究对象的高频关键词，在分析方法中“differential scanning calorimetry”、“gel permeation chromatography”、“thermogravimetric analysis”是应用较多的方法。

由Scopus中的学术文献产出情况归纳出高分子材料领域内的研究热点：(1)高分子纳米技术研究：纳米复合材料在新型材料中的应用研究；利用纳米材料对聚合物性能的改进，尤其对聚氨酯在耐油性、韧性、耐磨性等方面的改进研究显著；石墨烯材料的性能及其应用研究。(2)高分子工艺技术研究：对于高分子复合材料的性能研究以及对其制备工艺的改进研究，包括：环氧树脂、苯乙烯、聚丙烯、丙烯酸酯等合成过程中催化剂的研究；化学键在受限环境下动力学模拟和实验；高分子材料的力学性能研究。(3)高分子材料在能源技术领域研究：光电转换功能高分子，主要是有机光伏技术为太阳能有效利用提供一条重要途径；对热电高分子材料的一类能源高分子的研究。(4)高分子生物医药领域：乳酸的发酵和研究进展；高分子水凝胶在组织工程、药物输送、创伤敷料等领域的研究；纳米药物输送体系研究；壳聚糖抗菌性研究。(5)高分子材料在食品加工领域研究：高分子材料在食品包装中的研究；接枝技术方面的研究。此外，关于纺织、塑料制品、现代分析技术和方法在高分子科学领域中的应用均有大量文献进行了研究。

4 中国高分子材料领域国际合作情况分析

当前，国际合作渗透到国家发展的各个层面，科学研究间的国际合作是其中的重要内容之一，国际合作论文的产出折射出一个国家在国际合作中的地位和参与程度[9]。如表3所示，2011—2015年期间中国在高分子材料科学领域与76个国家展开了合作，共发表了4293篇合著文章。其中与欧洲的合作最为广泛，涉及了30个国家，这也从一个侧面折射出欧洲在高分子材料领域学术活动中的高度开放和学科引领力。与中国合作发文最多的国家是美国，合著了1500篇论文，这与美国的机构数量多并且科研影响力大有直接关系。纵观全球篇均被引次数指标，这10个国家的合作文章篇均被引次数均高于中国平均水平5.9次/篇和全球平均水平6.5次/篇。此外，意大利以篇均被引次数20.9次/篇遥遥领先于其他国家，但与中国合作发文仅有43篇，这说明我国与高水平国家或机构开展合作方面还有很大的发展空间。

表3 中国高分子材料领域国际合作发文量排名前10的国家Tab.3 The top 10 countries in numbers of papers published by co-autors from China and its cooperation counties

2011—2015年仍有63个研究高分子材料领域的国家未与中国产生合作论文，如表4所示，主要集中在非洲、欧洲、亚太和中东。按照发文量进行排序，墨西哥以638篇位居第一，被引数2963次，机构47所；篇均被引次数乌拉圭以26.4次/篇领跑，但发文量仅为9篇，机构1所。结合发文量、篇均被引次数和机构数量等指标，卢森堡、菲律宾和利比亚显示出了综合优势。

表4 未与中国高分子材料领域展开合作的优势潜在国家Tab.4 Petertial countries which have advanges but haven’t cooperated with China

图3 2011—2015 年中国高分子材料与工程学科交叉竞争力Fig.3 The distinctive competency of China polymer materials and engineering subject in 2011—2015

基于上述数据和分析表明，我国近年来在高分子材料科学领域与国际间的合作力度不断增强，我国与世界多个国家形成了一种全方位、多层次的合作模式，合作产出逐年增多，对于我国科研工作者提升自我科研水平有巨大帮助。同时，我国与一些在高分子材料领域研究出色的国家未进行合作，这也为我国在未来提升高分子材料领域的国际竞争力指明了合作方向，不仅要与国际先进国家继续保持紧密合作，同时也要开展未与中国合作的高水平国家的联系。

5 中国高分子材料与工程学科交叉竞争力分析

学科的交叉是科学的原始动力之一，高分子材料与工程学科发展呈现出在多个领域综合交叉的整体化趋势，同时在部分领域内也不断深入，许多交叉领域的跨学科研究课题和研究方向不断涌现，虽然在目前已有的学科体系中有些研究可能尚未体现，但已具备较强的竞争优势，或体现出新兴的科研方向和趋势[10]。本文借助SciVal科研评价工具中的竞争优势发掘功能[11]，以跨学科的角度揭示了我国高分子材料与工程学科领域具备交叉学科独特竞争优势(DC)的研究方向[12]，如图3所示。大圆圈由代表着27个不同的学科线段构成，每个小圆圈就是一个独特竞争优势，即经过聚类技术进行分类的有相同研究成果的论文集合[13]。我国高分子材料与工程学科在 2011—2015 年产生了 126个独特竞争优势，这 126个独特竞争优势体现了这段时间内我国高分子材料与工程学科方向主要的交叉学科竞争优势。

通过对我国高分子材料与工程学科独特竞争优势进行解读，主要有以下特征：(1)我国高分子材料与工程学科的独特竞争优势由代表着相应学科的直线构成，说明有多学科的交叉现象。高分子与塑料学科的独特竞争优势大部分靠近大圆环，且分布比较集中，这反映出我国高分子材料与工程学科具有一定的交叉程度，但学科构成比较集中。(2)我国高分子材料与工程学科的独特竞争优势主要分布在右上部，即我国高分子材料与工程学科主要与物理与天文学、化学、化学工程、材料科学、工程学交叉，这是我国高分子材料与工程学科发展十分理想与成熟的交叉学科竞争优势区域。但这个区域比较靠近大圆环，而大圆环附近的独特竞争优势学科构成往往比较单一。(3)一些独特竞争优势与农业与生命科学和生物化学、基因与分子生物学交叉，这些独特竞争优势规模小，距离圆心较近，说明高分子材料与工程学科与这2个学科有一定的交叉研究方向，虽然研究规模不大，但学科交叉程度较高。(4)在左侧医学区域仅有几个独特竞争优势。没有明显涉及社会科学、经济与商业、计算机科学等方向的独特竞争优势，说明我国高分子材料与工程学科与这些学科方向交叉相对比较缺失。

我国高分子材料与工程学科拥有几个较大的独特竞争优势：1#Key words：microstructure; alloys; mechanical properties 主要与材料力学、机械工程和凝聚态物理相关；8#Key words：concretes; reinforced concrete；steel主要与土木与结构工程、普通材料科学和建筑与施工相关；14#Key words：ligands; synthesis (chemical); molecules主要与普通化学、无机化学和凝聚态物理相关；17#Key words：ferroelectric materials; temperature; ferroelectricity主要与凝聚态物理、材料化学和电子、光学和磁性材料相关。这表明这几个独特竞争优势已经形成一定规模，研究水平处于领先地位。交叉学科的进步需要多学科的支持和发展，了解我国高分子材料与工程方向交叉学科的发展现状，对帮助规划我国高分子材料与工程学科发展，根据科研热点和政策变化制定交叉学科发展策略，分析科研投放基金比例与产出的效益具有重要意义[10]。

6 结语

自2011年以来，我国高分子材料领域研究取得了飞速进步，达到了全面进入国际主流研究、整体研究与国际前沿同步、某些领域研究已在国际上开始有重要影响的阶段。但在某些方面我们与世界先进国家还有不小差距。“十二·五”期间我国制定了一系列开创性、引领性的方针和政策，加大了对高分子材料领域的投入，培养和引进相关领域的优秀团队和人才；我国高分子材料与工程学科研究的整体水平处于快速上升时期，在国际上具有一定影响力的科学家也不断增加，学术成果不仅在数量上，而且在质量和影响力方面也有很大提高。关注高分子材料领域前沿热点和交叉学科竞争优势方向，就是要分析高分子材料领域研究的定位、重要性和发展动态，结合国内相关领域研究的现状、成就和问题，提出高分子材料领域未来发展的方向以及发展的策略。

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新款Dow Corning®(道康宁) DA-6650芯片黏合剂着力

提升高灵敏度MEMS传感器产量和可靠性

2017年5月18日，密歇根州米德兰市—陶氏化学全资子公司、全球有机硅、硅基技术领导者道康宁今日宣布推出一种先进新型材料，进一步丰富了其日益增长的微机电系统(MEMS)传感器解决方案产品组合。新型道康宁DA-6650芯片黏合剂将低模量特性、宽温度范围与专利填料技术相结合，可以最大幅度地减少小型MEMS芯片在封装装配过程中的开裂现象。道康宁的新型粘合剂适用于单一或堆叠芯片，有助于提升相机传感器、高灵敏度MEMS传感器，如压力、温度和其它指标测量用传感器的产量和可靠性。“MEMS传感器应用持续快速增长，进一步增加了封装装配企业和MEMS设计者原本已经相当大的压力，去不断提升产品产量和品质，”道康宁市场经理Gary Aw表示，“这种创新材料是道康宁公司以积极合作的方式应对行业挑战的极好例证。通过与客户的密切协作，道康宁专门开发的这款新型道康宁DA-6650芯片黏合剂可以解决客户所面临的最棘手的装配问题，并满足这一快速增长行业的需求。”道康宁DA-6650芯片黏合剂是一种单组份有机硅配方，它采用了一种创新的硅弹性体填料，可在芯片粘贴过程中吸收机械应力，有助于减少开裂，并使产量最大化。固化之后，材料可在-55～200 ℃温度范围内保持3.9 MPa的低模量，从而使MEMS传感器能在大幅度的温度变化循环中提供稳定的测量能力。道康宁DA-6650芯片黏合剂是一种无溶剂材料，且吸水率低。与道康宁先进装配产品组合中的其它有机硅材料一样，具备优于有机材料的出色的热稳定性。

中国鑫达赴CHINAPLAS 2017国际橡塑展，众多应用领域全面发力

2017年5月16日，国内高分子复合材料综合解决方案领导者中国鑫达今日赴广州琶洲中国进出口商品交易会馆出席CHINAPLAS2017国际橡塑展。本次参展，鑫达带来了汽车、3D打印、轨道交通、食品包装、日用家居等众多应用领域的创新综合解决方案。

全面的汽车轻量化解决方案 在全球节能减排政策的驱动下，“轻量化”是当前全球各大传统汽车厂商关注的一大焦点，“以塑代钢”正在成为推动汽车轻量化发展的一大趋势。中国鑫达依托强大的研发实力并紧贴市场需求，服务于不同材料标准的客户，提供快速响应的技术服务，助力打造更加高效、安全、环保的汽车产业链。鑫达现场展出了多种自主研发的车用生物质填充复合材料、车用生物基降解材料、车用石油基降解材料等一些列车用环保材料。如应用鑫达生物质填充材料的汽车内饰顶棚安全把手，与纯聚丙烯制品相比，具有质量轻，硬度大，使用寿命长，机械性能优异等优点，由于其填充物为生物质，可以大大减少石油资源的消耗，无疑更适合未来轻量化汽车的发展。

此外，鑫达还展示了生物基材料汽车摇把套、聚乳酸汽车内饰顶棚灯等兼具传统材质的机械性能，又具有生物可降解、低挥发性有机化合物、绿色环保等优势的新型环保材料。值得一提的是，鑫达自主研发的性能优异的“三高材料”，被广泛应用于多品牌汽车的内饰饰品中，如汽车扶手盒、汽车后视镜外壳等。这种材料的特性是强度较高，具有高耐热性、高韧性，特别是低温耐冲击性；高流动性，适合薄壁注塑；低收缩比，尺寸稳定性等众多优点。中国鑫达是国内最早提供国产车用高分子复合材料的生产商，经过多年的行业深耕与积累，鑫达汽车用高分子材料的产销量过去连续多年处于中国行业第一的位置。鑫达仍在不断加大产品研发投入，致力于成长为具备国际一流技术水准的世界品牌。

Research Status and Hot Spots of Polymer Materials Based on Literature Metrology

MA Chunhui, DAI Yue, ZHANG Nan

(The Library of Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

On the basis of the circulation of academic papers in the field of polymer materials which were published in 2011—2015 by representative countries and institutions, references with the top 10 % high citations, and numbers of average citations and total citations, research and development status of polymer materials were investigated by a bibliometric method using the Scopus database and SciVal research evaluation tool. The hot spots of studies were analyzed according to the key words in global academic journals on polymer science and materials. Moreover, this paper also explored situations of international collaborations in China and the competitive advantages in the cross disciplinary researches in fields of polymer science and engineering.

polymer materials; subject of polymer science and engineering; research status; focus; literature metrology

2017-02-27

G358

A

1001-9278(2017)06-0008-08

10.19491/j.issn.1001-9278.2017.06.002

联系人，mchu@th.btbu.edu.cn