基于CiteSpace的中國(guó)銦產(chǎn)業(yè)研究知識(shí)圖譜分析

陳 建，熊 偉，曾淑琴，王私富

（1.文山學(xué)院 化學(xué)與工程學(xué)院，云南 文山 663099；2.云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南 馬關(guān) 663701）

銦是一種稀散金屬，具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性能，是現(xiàn)代電子工業(yè)最重要的支撐材料之一。銦于1863年被德國(guó)科學(xué)家Freiberg和H.T.Richter共同發(fā)現(xiàn)并命名。最初的工業(yè)化應(yīng)用是在1932年被用作發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的表面鍍層，并在1938年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)[1]。經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)外幾十年的探索與研究，銦的作用已經(jīng)由普通工業(yè)材料轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)不可或缺的戰(zhàn)略性金屬，廣泛應(yīng)用于航空、電子、通訊、計(jì)算機(jī)、國(guó)防軍事等高科技領(lǐng)域，一個(gè)國(guó)家的銦用量可以直接反應(yīng)該國(guó)家的科技水平[2]。在這樣的背景下，銦的價(jià)格也隨之暴漲，刺激了世界各國(guó)對(duì)銦的冶煉、回收和應(yīng)用研究的展開(kāi)。

一直以來(lái)，中國(guó)的銦產(chǎn)業(yè)都被貼有：儲(chǔ)量與產(chǎn)量世界第一、偏重初級(jí)產(chǎn)品生產(chǎn)、高新技術(shù)研發(fā)與深加工不足、市場(chǎng)占有率低等標(biāo)簽[3]。很多學(xué)者也針對(duì)中國(guó)銦產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀開(kāi)展過(guò)研究，但大多集中在國(guó)內(nèi)銦資源與產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)、銦冶煉與應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)展等方面，研究點(diǎn)比較集中，對(duì)銦產(chǎn)業(yè)研究現(xiàn)狀的整體把握不足；偶有對(duì)銦產(chǎn)業(yè)研究熱點(diǎn)的研究，也大都在總結(jié)和歸納文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上展開(kāi)，主觀性較強(qiáng)。本文嘗試運(yùn)用文獻(xiàn)計(jì)量工具CiteSpace進(jìn)行量化分析，借助相關(guān)知識(shí)圖譜梳理并分析我國(guó)銦產(chǎn)業(yè)的相關(guān)研究現(xiàn)狀，以期得到更客觀、整體的結(jié)論，便于后續(xù)深入研究的展開(kāi)。

1 研究方法

1.1 CiteSpace

CiteSpace是由陳超美教授開(kāi)發(fā)，用于分析、挖掘和可視化科研文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的應(yīng)用軟件。其著眼于科學(xué)分析中蘊(yùn)含的潛在知識(shí)，在科學(xué)計(jì)量學(xué)、數(shù)據(jù)可視化背景下逐漸發(fā)展起來(lái)，由于是通過(guò)可視化的手段來(lái)呈現(xiàn)科學(xué)知識(shí)的結(jié)構(gòu)、規(guī)律和分布情況，因此也將通過(guò)此類(lèi)方法分析得到的可視化圖形稱(chēng)為“科學(xué)知識(shí)圖譜”[4]。

科學(xué)知識(shí)圖譜是通過(guò)對(duì)大量文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)深度挖掘、信息分析、科學(xué)計(jì)量和圖形繪制等一系列處理而得到的某一科學(xué)領(lǐng)域知識(shí)的直觀展示，其具有知識(shí)導(dǎo)航的作用，屬于科學(xué)計(jì)量的范疇。近年來(lái)，應(yīng)用知識(shí)圖譜分析來(lái)對(duì)研究現(xiàn)狀與熱點(diǎn)進(jìn)行分析，開(kāi)始在越來(lái)越多的領(lǐng)域中得到應(yīng)用[5]。本文的數(shù)據(jù)處理是采用CiteSpace5.1.R8 SE版本的軟件，應(yīng)用其CNKI與CSSCI數(shù)據(jù)分析版塊。

1.2 文獻(xiàn)來(lái)源

本文的研究范圍涵蓋整個(gè)銦產(chǎn)業(yè)的上下游部分，以及與金屬銦相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域，以期對(duì)國(guó)內(nèi)目前金屬銦相關(guān)研究的整體狀況進(jìn)行把握。所以本文的數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)（CNKI總庫(kù)）收錄的全部期刊進(jìn)行檢索、甄別得到，以保證研究數(shù)據(jù)的全面與廣泛。本文獲取研究數(shù)據(jù)的具體步驟如下：

（1）進(jìn)入CNKI總庫(kù)，選擇SCI來(lái)源期刊、EI來(lái)源期刊、核心期刊、CSSCI來(lái)源期刊，時(shí)間選擇為1992年至2017年，以“銦”為主題進(jìn)行檢索，共得到相關(guān)文獻(xiàn)3 613篇；

（2）并對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行整理、去重、刪除不相關(guān)條目；

（3）將所得文件進(jìn)行逐條閱讀，刪除與本文研究方向相關(guān)度低的文獻(xiàn)；

（4）最終得到文獻(xiàn)2 542篇，將文獻(xiàn)信息以CiteSpace目標(biāo)格式保存，便于下一步分析及研究的展開(kāi)。

2 結(jié)果分析

2.1 文獻(xiàn)發(fā)表的時(shí)間分析

根據(jù)數(shù)據(jù)文獻(xiàn)發(fā)表的年份與數(shù)量，繪制文獻(xiàn)發(fā)表分布曲線，如圖1所示：

通過(guò)圖1，可以看出國(guó)內(nèi)關(guān)于金屬銦的研究發(fā)展可以分為三個(gè)時(shí)期：初始期（1992-2003年）、發(fā)展期（2004-2007年）、平穩(wěn)期（2008-2017年）。在初始期，每年發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)量在30～50篇之間徘徊；發(fā)展期中，每年發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)量持續(xù)上升，在2007年達(dá)到153篇；進(jìn)入穩(wěn)定期后，每年發(fā)表的文獻(xiàn)數(shù)量開(kāi)始在起伏中緩慢增加，而在最近的2017年下降至142篇。

圖1 1992-2017年國(guó)內(nèi)銦產(chǎn)業(yè)相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)表分布曲線

由圖1所示的三個(gè)時(shí)期，與國(guó)內(nèi)金屬銦市場(chǎng)的發(fā)展是高度吻合的。國(guó)內(nèi)銦市場(chǎng)大體可以劃分為如下幾個(gè)階段：

階段一，20世紀(jì)90年代以前，國(guó)內(nèi)對(duì)于金屬銦的需求和生產(chǎn)都很少，基本未形成規(guī)模市場(chǎng)，這也不能有效地推動(dòng)銦相關(guān)研究的展開(kāi)。

階段二，從20世紀(jì)90年代初開(kāi)始，國(guó)內(nèi)對(duì)于銦的應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)始拓展，銦的產(chǎn)量也開(kāi)始增加，但總體上呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面。在這一階段，國(guó)內(nèi)銦的相關(guān)研究圍繞著銦的生產(chǎn)領(lǐng)域開(kāi)始逐漸發(fā)展。

階段三，進(jìn)入21世紀(jì)之后，銦的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，市場(chǎng)上對(duì)銦的需求量激增，銦的產(chǎn)量也逐年增加，銦市場(chǎng)的發(fā)展也有效地推動(dòng)了關(guān)于銦的研究的展開(kāi)。這一階段即對(duì)應(yīng)了金屬銦研究的發(fā)展期。

階段四，在2006年之后，中國(guó)憑借銦儲(chǔ)量?jī)?yōu)勢(shì)，原生銦與再生銦的產(chǎn)量均達(dá)到較高的水平，但國(guó)內(nèi)對(duì)于銦的中下游應(yīng)用技術(shù)處于瓶頸期，只能生產(chǎn)低端產(chǎn)品，高端產(chǎn)品基本依靠進(jìn)口，這就造成了銦市場(chǎng)供大于求的局面，銦價(jià)格開(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)十余年的下跌。相應(yīng)的，國(guó)內(nèi)的銦產(chǎn)業(yè)研究也進(jìn)入了平穩(wěn)期[6]。

2.2 文獻(xiàn)關(guān)鍵詞分析

文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞是對(duì)文獻(xiàn)內(nèi)容的高度概括和濃縮，如果某些關(guān)鍵詞在某個(gè)時(shí)期的某個(gè)研究領(lǐng)域多次出現(xiàn)，那這些關(guān)鍵詞顯然可以代表這一領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。圖2所示是對(duì)數(shù)據(jù)文獻(xiàn)進(jìn)行分析后得到的科學(xué)知識(shí)圖譜，圖中共有470個(gè)節(jié)點(diǎn)，980條連線，網(wǎng)絡(luò)密度為0.0089。在圖2的科學(xué)知識(shí)圖譜中，可以看到每個(gè)高頻關(guān)鍵詞對(duì)應(yīng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的大小與關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次成正比，節(jié)點(diǎn)之間的連線表示其共現(xiàn)關(guān)系；每個(gè)節(jié)點(diǎn)外都存在多個(gè)年輪，每個(gè)年輪代表關(guān)鍵詞出現(xiàn)的時(shí)間，由內(nèi)而外的年輪表示的時(shí)間由遠(yuǎn)及近。圖2中的某些關(guān)鍵詞，比如“薄膜”“氧化銦錫”“銦錫氧化物”“磁控濺射”“銅銦鎵硒”等，這些關(guān)鍵詞對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)存在清晰而突出的紫色外環(huán)，說(shuō)明這些關(guān)鍵詞具有較高的“中介中心度”，中介中心度是反映關(guān)鍵詞重要性的指標(biāo)，一個(gè)關(guān)鍵詞的中介中心度越高，表示其控制的關(guān)鍵詞之間的信息流越多，該關(guān)鍵詞即為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

表1 1992-2017年國(guó)內(nèi)銦產(chǎn)業(yè)相關(guān)文獻(xiàn)高頻關(guān)鍵詞

圖2 1992-2017年國(guó)內(nèi)銦產(chǎn)業(yè)相關(guān)文獻(xiàn)高頻關(guān)鍵詞圖譜

通過(guò)表1與圖2，可以得到出現(xiàn)頻率最高的20個(gè)高頻關(guān)鍵詞。根據(jù)科學(xué)知識(shí)圖譜的分析，以及各高頻關(guān)鍵詞所屬的領(lǐng)域不同，可以將其劃分為幾個(gè)組合，結(jié)合圖譜分析各個(gè)組合下的高頻關(guān)鍵詞，可以得到銦產(chǎn)業(yè)相關(guān)研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。

（1）薄膜、氧化銦錫、ITO、ITO薄膜、銦錫氧化物、氧化銦、薄膜晶體管。這一組的關(guān)鍵詞代表的是ITO靶材研究領(lǐng)域，ITO是金屬銦消耗最大的領(lǐng)域，其主要成分是氧化銦錫。ITO可制成的 ITO導(dǎo)電玻璃被大量地應(yīng)用于液晶顯示器（LCD）、觸摸屏、等離子體顯示器（PDP）、有機(jī)發(fā)光平面顯示器（OLED）等。ITO靶材技術(shù)一直掌握在日本、韓國(guó)等少數(shù)企業(yè)手中，而中國(guó)過(guò)去的ITO靶材技術(shù)自主研發(fā)進(jìn)展緩慢，造成技術(shù)限制，導(dǎo)致中國(guó)生產(chǎn)的ITO靶材主要供應(yīng)低端市場(chǎng)[7]。鑒于此，近年來(lái)中國(guó)企業(yè)加快了ITO靶材技術(shù)的研發(fā)和引進(jìn)，國(guó)內(nèi)ITO靶材生產(chǎn)企業(yè)從2014年開(kāi)始相繼突破瓶頸，中低端靶材開(kāi)始大規(guī)模的生產(chǎn)，目前已經(jīng)突破200噸/年，隨著各靶材生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)的不斷提升，突破高端靶材的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)是可以預(yù)期的，通過(guò)科學(xué)知識(shí)圖譜的分析也可以看出國(guó)內(nèi)對(duì)于ITO高端靶材的研究在不斷推進(jìn)。

（2）磁控濺射、銅銦鎵硒、電沉積、太陽(yáng)能電池、透明導(dǎo)電薄膜。這一組的關(guān)鍵詞代表的是第三代太陽(yáng)能電池研究領(lǐng)域。第三代太陽(yáng)能電池就是銅銦鎵硒（CIGS）等化合物薄膜太陽(yáng)能電池及薄膜Si系太陽(yáng)能電池。CIGS電池具有性能穩(wěn)定、抗輻射能力強(qiáng)的特點(diǎn)，光電轉(zhuǎn)換效率目前是各種薄膜太陽(yáng)電池之首，CIGS電池具有與多晶硅太陽(yáng)能電池接近的效率，并具有低成本和高穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)，并且產(chǎn)業(yè)化瓶頸已經(jīng)突破，呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)。根據(jù)科學(xué)知識(shí)圖譜分析，銅銦鎵硒（CIGS）太陽(yáng)能的研究熱度已經(jīng)超過(guò)ITO靶材，成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)研究熱點(diǎn)。在2017年，全球銦需求穩(wěn)定增長(zhǎng)，消費(fèi)正重點(diǎn)向中國(guó)轉(zhuǎn)移，引發(fā)銦價(jià)上漲的直接原因很可能來(lái)自第三代太陽(yáng)能電池（銅銦鎵硒CIGS）的技術(shù)革新。有學(xué)者認(rèn)為CIGS薄膜太陽(yáng)能電池對(duì)銦的需求正在追趕ITO靶材，成為銦需求的主要新市場(chǎng)，產(chǎn)能的增加將有效拉動(dòng)銦市場(chǎng)發(fā)展[8]。

（3）在前20位的高頻關(guān)鍵詞中，與銦冶煉相關(guān)的關(guān)鍵詞僅有兩個(gè)，即浸出、萃取，都為原生銦冶煉領(lǐng)域。且關(guān)鍵詞對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)外環(huán)也并不突出，說(shuō)明目前銦冶煉技術(shù)相關(guān)的研究已經(jīng)不再是國(guó)內(nèi)研究的熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)的銦產(chǎn)業(yè)相關(guān)研究熱點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)向高新技術(shù)研究。

（4）磷化銦和銻化銦都是半導(dǎo)體領(lǐng)域的關(guān)鍵詞，是重要的電子動(dòng)能材料，中國(guó)作為5G技術(shù)的領(lǐng)跑者，在2018年將進(jìn)入5G預(yù)商用階段，含銦半導(dǎo)體作為5G通信設(shè)備不可缺少的材料，隨著5G時(shí)代的到來(lái)，銦的需求將會(huì)飛速增加，這將有力地帶動(dòng)國(guó)內(nèi)的銦的需求，也對(duì)國(guó)內(nèi)銦的研究發(fā)展起到推動(dòng)作用。

（5）電感耦合等離子體質(zhì)譜法、微波消解、摻雜、光致發(fā)光等關(guān)鍵詞，分別屬于銦檢測(cè)與含銦新材料開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，雖然屬于高頻關(guān)鍵詞，但通過(guò)科學(xué)知識(shí)圖譜分析，其并不屬于研究熱點(diǎn)，但也表現(xiàn)出國(guó)內(nèi)銦產(chǎn)業(yè)相關(guān)研究正向著多元化、新技術(shù)方向發(fā)展。

2.3 發(fā)文機(jī)構(gòu)分析

表2與圖3是對(duì)國(guó)內(nèi)銦產(chǎn)業(yè)相關(guān)文獻(xiàn)高產(chǎn)研究機(jī)構(gòu)的分析結(jié)果。在圖3所示的科學(xué)知識(shí)圖譜中，每個(gè)機(jī)構(gòu)名稱(chēng)都對(duì)應(yīng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)越大即該機(jī)構(gòu)發(fā)文數(shù)量越多；節(jié)點(diǎn)間的連線表示研究機(jī)構(gòu)之間的合作，連線越粗，則各機(jī)構(gòu)在文獻(xiàn)中的共現(xiàn)就越頻繁。圖中共有2 258個(gè)節(jié)點(diǎn)，1 564條連線，網(wǎng)絡(luò)密度僅為0.0006，各研究機(jī)構(gòu)之間節(jié)點(diǎn)連線較少。說(shuō)明各研究機(jī)構(gòu)間聯(lián)系并不緊密，機(jī)構(gòu)間缺少合作與聯(lián)系，學(xué)術(shù)交流有待加強(qiáng)。

結(jié)合表2與圖3，可以得出在銦相關(guān)研究領(lǐng)域重要的機(jī)構(gòu)有：廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院、中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所、中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院、中國(guó)科學(xué)院研究生院、北京有色金屬研究總院、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)等，都是在冶金、化工、半導(dǎo)體、礦物工程等領(lǐng)域碩果累累的國(guó)內(nèi)知名研究機(jī)構(gòu)，各自都代表著銦研究領(lǐng)域的重要方向。

根據(jù)結(jié)果分析，這幾所機(jī)構(gòu)中發(fā)文最多的兩所研究機(jī)構(gòu)：廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院與昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院，分別位于國(guó)內(nèi)銦儲(chǔ)量最高的云南及儲(chǔ)量第二的廣西[9]，說(shuō)明機(jī)構(gòu)所在地的銦儲(chǔ)量?jī)?yōu)勢(shì)，對(duì)于研究機(jī)構(gòu)的銦相關(guān)領(lǐng)域研究的展開(kāi)與推進(jìn)可以起到有力的支持和推動(dòng)作用。文山學(xué)院地處文山苗族壯族自治州，是整個(gè)云南省銦儲(chǔ)量最集中的地區(qū)[1]，而文山學(xué)院作為基層科研機(jī)構(gòu)，本身具有冶金技術(shù)的專(zhuān)業(yè)支撐，應(yīng)該有效利用當(dāng)?shù)氐你焹?chǔ)量?jī)?yōu)勢(shì)，積極與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)展開(kāi)產(chǎn)學(xué)研合作，大力推進(jìn)銦相關(guān)研究展開(kāi)與推進(jìn)，形成科研優(yōu)勢(shì)，也有助于推進(jìn)特色優(yōu)勢(shì)專(zhuān)業(yè)的建設(shè)。

表2 1992-2017年國(guó)內(nèi)銦產(chǎn)業(yè)相關(guān)文獻(xiàn)高產(chǎn)研究機(jī)構(gòu)

圖3 1992-2017年國(guó)內(nèi)銦產(chǎn)業(yè)相關(guān)文獻(xiàn)高產(chǎn)研究機(jī)構(gòu)圖譜

3 結(jié)論與思考

本文利用CiteSpace的信息可視化技術(shù)，通過(guò)來(lái)自CNKI總庫(kù)的2542篇文獻(xiàn)考察銦產(chǎn)業(yè)相關(guān)文獻(xiàn)的發(fā)文數(shù)量分布、高頻關(guān)鍵詞、發(fā)文機(jī)構(gòu)，對(duì)中國(guó)銦產(chǎn)業(yè)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展進(jìn)行了梳理與分析。結(jié)果顯示：

（1）國(guó)內(nèi)的銦相關(guān)領(lǐng)域研究熱點(diǎn)由過(guò)去的生產(chǎn)技術(shù)研究轉(zhuǎn)向當(dāng)前高新技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)于ITO高端靶材的技術(shù)研究不斷推進(jìn)，即將突破瓶頸；以銅銦鎵硒（CIGS）為代表的第三代太陽(yáng)能電池的研究熱度已經(jīng)超過(guò)ITO靶材，成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)新的研究熱點(diǎn)；含銦半導(dǎo)體、新材料等領(lǐng)域的研究也在持續(xù)發(fā)展，代表著國(guó)內(nèi)銦產(chǎn)業(yè)相關(guān)研究正向著多元化、新技術(shù)方向發(fā)展。

（2）通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)銦產(chǎn)業(yè)相關(guān)文獻(xiàn)高產(chǎn)研究機(jī)構(gòu)的分析，發(fā)現(xiàn)目前國(guó)內(nèi)研究機(jī)構(gòu)存在合作與聯(lián)系較弱的現(xiàn)象，在當(dāng)前形勢(shì)下，研究機(jī)構(gòu)間應(yīng)大力推進(jìn)學(xué)術(shù)交流，把握機(jī)會(huì)尋求突破。由科學(xué)知識(shí)圖譜分析可知，研究機(jī)構(gòu)所在地的銦儲(chǔ)量?jī)?yōu)勢(shì)，對(duì)于研究機(jī)構(gòu)的銦相關(guān)領(lǐng)域研究的展開(kāi)與推進(jìn)可以起到有力的支持和推動(dòng)作用，文山學(xué)院應(yīng)該有效利用當(dāng)?shù)氐你焹?chǔ)量?jī)?yōu)勢(shì)，結(jié)合冶金技術(shù)的專(zhuān)業(yè)支撐，積極與當(dāng)?shù)仄髽I(yè)展開(kāi)產(chǎn)學(xué)研合作，大力推進(jìn)銦相關(guān)研究展開(kāi)與推進(jìn)，形成科研優(yōu)勢(shì)，也有助于推進(jìn)特色優(yōu)勢(shì)專(zhuān)業(yè)的建設(shè)。