基于CiteSpace的智能紡織服裝產(chǎn)品研究進(jìn)展

周 捷,劉長(zhǎng)青,張文博

(1.西安工程大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院,陜西 西安 710048;2.麗晶維珍妮內(nèi)衣(深圳)有限公司,廣東 深圳 518000)

0 引 言

隨著智能紡織服裝的普及和發(fā)展,各種智能服裝產(chǎn)品越來(lái)越受歡迎,消費(fèi)者對(duì)智能紡織服裝產(chǎn)生更多功能上的多維度需求[1-2]。智能紡織服裝產(chǎn)品不但能夠感知外部環(huán)境與人體內(nèi)部狀態(tài)的變化,而且能夠通過(guò)反饋機(jī)制實(shí)時(shí)地對(duì)這種變化作出反應(yīng),實(shí)現(xiàn)人體、環(huán)境與服裝之間的三角交互,組成互相依賴的有機(jī)體;智能紡織服裝涉及多學(xué)科的技術(shù)支持,需要結(jié)合生物技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、微電子學(xué)、聚合物化學(xué)和材料科學(xué)技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)紡織服裝的智能化[3-6]。

目前對(duì)智能紡織服裝的可穿戴技術(shù)[7-8]、服裝設(shè)計(jì)[9-11]、智能服裝[12]等方面已有大量相關(guān)研究。本文旨在采用文獻(xiàn)計(jì)量和知識(shí)圖譜的相關(guān)理論,選取中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫(kù)和Web of Science(WOS)數(shù)據(jù)庫(kù)近10年發(fā)布的智能紡織服裝相關(guān)主題論文作為研究對(duì)象,利用CiteSpace進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,以了解我國(guó)近年來(lái)在該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和趨勢(shì),為未來(lái)智能紡織服裝的研究提供參考。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究方法

利用CiteSpace軟件分析智能紡織服裝的知識(shí)結(jié)構(gòu)、發(fā)展規(guī)律與分布情況,將智能紡織服裝研究領(lǐng)域的年度發(fā)文量、組織機(jī)構(gòu)、作者合作等之間的關(guān)系以知識(shí)圖譜的方式呈現(xiàn)并對(duì)其內(nèi)在聯(lián)系和軌跡進(jìn)行直觀反映,梳理該研究領(lǐng)域的研究軌跡與未來(lái)趨勢(shì)[13-14]。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源為中國(guó)知網(wǎng)(CNKI)數(shù)據(jù)庫(kù)和Web of Science(WOS)核心合集數(shù)據(jù)庫(kù),檢索時(shí)間為2012年1月1日至2022年12月31日。

在CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中以主題=“智能服裝”,篇關(guān)摘=“紡織”和“服裝”進(jìn)行高級(jí)檢索,文獻(xiàn)類別為學(xué)術(shù)期刊,共檢索到與智能紡織服裝研究相關(guān)的文獻(xiàn)879篇,通過(guò)人工初步篩選,去除會(huì)議、指南、學(xué)術(shù)論文與不完整文獻(xiàn)等,共計(jì)424篇文獻(xiàn),以refwork格式導(dǎo)出,后經(jīng)去重處理得到385篇有效文獻(xiàn)。

在WOS核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)中以主題(TS)=(“Smart clothing*”) or 主題(TS)=(“Smart textiles*”)進(jìn)行精準(zhǔn)檢索,文獻(xiàn)類別為論文、綜述和在線發(fā)表,語(yǔ)種為英語(yǔ),將檢索出的文獻(xiàn)“全記錄與引用的參考文獻(xiàn)”以“純文本”格式導(dǎo)出,總共為2 456篇,經(jīng)過(guò)去重導(dǎo)出文獻(xiàn)共2 384篇。

2 智能紡織服裝產(chǎn)品的研究現(xiàn)狀

2.1 年度發(fā)文量分析

年度發(fā)文量可以直觀反映研究現(xiàn)狀并梳理發(fā)展歷程,對(duì)預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)具有重要意義?；贑NKI數(shù)據(jù)庫(kù)和WOS數(shù)據(jù)庫(kù)繪制發(fā)文量趨勢(shì)圖,如圖1所示。

圖 1 發(fā)文量趨勢(shì)圖Fig.1 Statistical chart of publications

從圖1可以看出,在2015年之前國(guó)內(nèi)外期刊的發(fā)文量都維持在較低水平,WOS數(shù)據(jù)庫(kù)年增發(fā)文量在14～30篇,CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)的年增發(fā)文量在1～13篇,此階段我國(guó)人口老齡化問(wèn)題嚴(yán)重,企業(yè)面臨用工荒問(wèn)題,開(kāi)始向智能制造轉(zhuǎn)型[15]。在此期間,企業(yè)為增強(qiáng)其核心競(jìng)爭(zhēng)能力開(kāi)始向智能時(shí)尚看齊,處于智能紡織服裝起步階段。2015年以后WOS數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)文量快速增長(zhǎng),2017年較前一年發(fā)文量增到40 篇,到2020年已增加到100 篇以上,而CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)文量一直持續(xù)性上升。到2021年WOS數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)文量達(dá)到頂峰,2022年雖有所下降,但發(fā)文增長(zhǎng)量仍呈現(xiàn)良好態(tài)勢(shì),而CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)文量增長(zhǎng)趨勢(shì)較為緩慢,到2019年甚至有所下降,但整體呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)的趨勢(shì)。2015～2022年處于“中國(guó)制造2025”時(shí)期,國(guó)家政策大力支持智能制造,各大企業(yè)響應(yīng)號(hào)召,不斷推進(jìn)人工智能發(fā)展[16]。隨著智能紡織服裝技術(shù)水平和創(chuàng)新能力的提高,激發(fā)了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究興趣,導(dǎo)致了國(guó)內(nèi)外相關(guān)發(fā)文量的增長(zhǎng),說(shuō)明該領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.2 發(fā)文國(guó)家及地區(qū)的網(wǎng)絡(luò)分析

國(guó)家及地區(qū)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜能直觀看出該研究領(lǐng)域在不同國(guó)家及地區(qū)間的聯(lián)系程度及社會(huì)關(guān)系,為評(píng)價(jià)國(guó)家的學(xué)術(shù)影響力和科研能力提供新視角。因CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)收錄文獻(xiàn)主要為國(guó)內(nèi)作者,較少出現(xiàn)國(guó)家之間的合作關(guān)系,因此僅以WOS數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)為基礎(chǔ)繪制國(guó)家間合作網(wǎng)絡(luò)圖譜,如圖2所示。圖中節(jié)點(diǎn)大小代表國(guó)家發(fā)文量,連線反映國(guó)家間的合作關(guān)系強(qiáng)度,節(jié)點(diǎn)外輪廓線顏色反映國(guó)家的合作中心度,節(jié)點(diǎn)內(nèi)部由多個(gè)同心圓環(huán)組成,圓環(huán)顏色越深代表發(fā)文時(shí)間越早,圓環(huán)寬度反映當(dāng)年的發(fā)文量。

圖 2 國(guó)家及地區(qū)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜Fig.2 Map of national and regional cooperation networks

智能紡織服裝領(lǐng)域共有83個(gè)國(guó)家和地區(qū)發(fā)表的2 384篇文獻(xiàn)被WOS數(shù)據(jù)庫(kù)收錄,其中中國(guó)以909篇居于榜首,其次為美國(guó)338篇,排名第三到第五的國(guó)家依次為韓國(guó)246篇、英格蘭187篇和澳大利亞105篇。在共現(xiàn)圖譜中中國(guó)和美國(guó)為最大的2個(gè)節(jié)點(diǎn),說(shuō)明中美兩國(guó)在該領(lǐng)域的研究相較其他國(guó)家更為豐富。美國(guó)的合作中心度最大為0.24,說(shuō)明美國(guó)與其他國(guó)家及地區(qū)之間的合作緊密,共與42個(gè)國(guó)家及地區(qū)存在著合作關(guān)系,中國(guó)近年來(lái)發(fā)文并被WOS數(shù)據(jù)庫(kù)所收錄的文獻(xiàn)量大幅增長(zhǎng),且合作中心度為0.21,位居第二,說(shuō)明我國(guó)學(xué)者的國(guó)際合作參與度很高,如表1所示。

表 1 發(fā)文量(篇)及中心度排名前5的國(guó)家

2.3 機(jī)構(gòu)分析

分析該領(lǐng)域的重點(diǎn)科研機(jī)構(gòu),可以為學(xué)者選擇合作交流機(jī)構(gòu)提供指導(dǎo)。統(tǒng)計(jì)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)和WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)文量前10的機(jī)構(gòu)[17],如表2所示。在CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中,國(guó)內(nèi)發(fā)文量超過(guò)20 篇的有江南大學(xué)、東華大學(xué)和天津工業(yè)大學(xué),其余發(fā)文量較高的有蘇州大學(xué)、北京服裝學(xué)院、上海工程技術(shù)大學(xué)、大連工業(yè)大學(xué)、西安工程大學(xué)等。在WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)文量超過(guò)100 篇的有2個(gè)科研院所,分別為東華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院。發(fā)文量超過(guò)50 篇的機(jī)構(gòu)還包括香港理工大學(xué)、江南大學(xué)、青島大學(xué)和布羅斯大學(xué)。其他上榜的科研院所還包括中國(guó)科學(xué)院大學(xué)44 篇和成均館大學(xué)43 篇。

表 2 發(fā)文量(篇)排名前10的機(jī)構(gòu)

2.4 作者合作可視化

表 3 發(fā)文量(篇)排名前10的作者

在CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中,以核心作者為基礎(chǔ)繪制合作關(guān)系分布圖,如圖3(a)所示。發(fā)文量超過(guò)5篇的作者有6人,分別為江南大學(xué)的沈雷20篇;天津工業(yè)大學(xué)的劉皓12篇;江南大學(xué)的桑盼盼和薛哲彬各7篇;東華大學(xué)的李俊5篇;江南大學(xué)的洪文進(jìn)5篇。其中江南大學(xué)沈雷的合作網(wǎng)絡(luò)共有7位核心作者,為最大合作關(guān)系網(wǎng)。其余較大合作網(wǎng)絡(luò)還包括大連工業(yè)大學(xué)王軍團(tuán)隊(duì)、天津工業(yè)大學(xué)李津團(tuán)隊(duì)、西安工程大學(xué)蔣曉文團(tuán)隊(duì)等。相比國(guó)外,國(guó)內(nèi)的合作研究分支較少,呈現(xiàn)出以江南大學(xué)、天津工業(yè)大學(xué)、東華大學(xué)為中心的眾多學(xué)者及機(jī)構(gòu)的合作。部分研究機(jī)構(gòu)如蘇州大學(xué)、北京服裝學(xué)院、西安工程大學(xué)等也形成了分散的次核心力量,次核心力量之間的合作強(qiáng)度較低。

在WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中,以核心作者為基礎(chǔ)繪制合作關(guān)系分布圖,如圖3(b)所示。發(fā)文量超過(guò)20篇的僅有一人,為曼徹斯特大學(xué)的Li Yi,共計(jì)34篇,其所在的關(guān)系網(wǎng)為該領(lǐng)域最大的合作網(wǎng)絡(luò),共有9位為核心作者。較為突出的關(guān)系網(wǎng)還包括：以中國(guó)科學(xué)院Wang Zhonglin為代表的合作網(wǎng)絡(luò),共3位核心作者發(fā)表31篇論文,以青島大學(xué)Tian Mingwei和加州大學(xué)Qu Lijun為代表的6位作者共發(fā)表46篇論文。71位核心作者中有39位為中國(guó)學(xué)者,其中青島大學(xué)Tian Mingwei和中國(guó)科學(xué)院Wang Zhonglin均組建了包含3位核心作者的合作網(wǎng)絡(luò)。

(a) CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)

3 智能紡織服裝產(chǎn)品的趨勢(shì)分析

3.1 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

借助CiteSpace可視化軟件繪制智能紡織服裝研究的高頻關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò),節(jié)點(diǎn)越大表明該關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率越高,出現(xiàn)時(shí)間越早。為深入了解和分析智能紡織服裝領(lǐng)域,本文對(duì)導(dǎo)出的385篇中文文獻(xiàn)和2 384篇英文文獻(xiàn)分別構(gòu)建關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜,如圖4、5所示。

圖 4 CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜Fig.4 Keyword co-occurrence map of CNKI

以CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)為基礎(chǔ)對(duì)智能紡織服裝關(guān)鍵詞進(jìn)行分析,剔除自我指向性關(guān)鍵詞后頻次較高的依次為應(yīng)用領(lǐng)域、服裝設(shè)計(jì)、發(fā)展前景、傳感器、交互技術(shù)、健康監(jiān)測(cè)和電子元件,與WOS數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)相比,CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)較為突出的節(jié)點(diǎn)是交互技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn),智能穿戴、健康檢測(cè)、特征提取、電子元件等節(jié)點(diǎn)與自我指向性關(guān)鍵詞關(guān)聯(lián),說(shuō)明學(xué)者們更多是在交互設(shè)計(jì)和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能紡織服裝的開(kāi)發(fā)研究。通過(guò)對(duì)用戶進(jìn)行需求分析,根據(jù)用戶需求將傳統(tǒng)服裝與電子技術(shù)相融合,構(gòu)建交互模式,解決用戶問(wèn)題[9]。

以WOS數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)為基礎(chǔ)對(duì)智能紡織服裝關(guān)鍵詞進(jìn)行分析,頻次最高的關(guān)鍵詞為smart textiles(智能紡織品)、fibers(纖維)、performance(性能)、sensors(傳感器)、composites(復(fù)合材料)、textiles(紡織品)、design(設(shè)計(jì))、fabrication(制造)、nanocomposites(納米復(fù)合材料)。剔除自我指向性關(guān)鍵詞后,高頻關(guān)鍵詞為fibers、performance、sensors、composites、design、fabrication和nanocomposites,根據(jù)關(guān)鍵詞可以看出智能紡織服裝存在2種不同的研究方向。第一種是材料研發(fā)方向,如智能纖維材料[19-21],包括復(fù)合材料、納米復(fù)合材料、導(dǎo)電纖維、相變纖維、形狀記憶纖維等,智能電子信息材料,包括傳感器、電極、柔性電子產(chǎn)品等[22]。第二種是服裝設(shè)計(jì)方向,通過(guò)服裝結(jié)構(gòu)、面料彈性等方面對(duì)智能服裝進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì),以實(shí)現(xiàn)針對(duì)不同問(wèn)題進(jìn)行功能性服裝設(shè)計(jì)的目的[23]。

3.2 關(guān)鍵詞聚類分析

通過(guò)對(duì)上述關(guān)鍵詞進(jìn)行可視化聚類分析,能夠提煉出2012—2022年智能紡織服裝研究領(lǐng)域的科研熱點(diǎn),其聚類圖譜如圖6所示。

(a) CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)

在CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞中,選用LLR聚類算法,聚類后會(huì)出現(xiàn)聚類模塊值Q和聚類平均輪廓值S,一般認(rèn)為Q>0.3聚類結(jié)構(gòu)顯著,S>0.5聚類合理,保留頻次最高的前9個(gè)關(guān)鍵詞,結(jié)果如圖6(a)所示,可以看出在CNKI中對(duì)于智能紡織服裝的研究主要集中在智能服裝、服裝材料、智能化、服裝設(shè)計(jì)、可穿戴、服裝、應(yīng)用、現(xiàn)狀、設(shè)計(jì)模式9個(gè)方面。在關(guān)鍵詞聚類圖譜中,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)多個(gè)聚類相互重疊,說(shuō)明重疊部分聚類間聯(lián)系緊密,即智能紡織服裝的研究方向各有差異,但主題集中,依據(jù)聚類結(jié)果可將其大體分為以下幾類：#0、#2、#4探討智能化服裝,#1、#5研究服裝與所用材料,#3、#8探討服裝設(shè)計(jì)相關(guān)領(lǐng)域,#6、#7為智能紡織服裝應(yīng)用及現(xiàn)狀發(fā)展。智能化服裝的關(guān)鍵技術(shù)為智能傳感器監(jiān)測(cè)的柔性及輕量級(jí)傳感器,而此類傳感器的不足之處在于高成本、技術(shù)攻克以及實(shí)際使用的耐用性問(wèn)題。智能面料的關(guān)鍵技術(shù)為電導(dǎo)性、柔韌性、可塑性、抗菌性等多功能面料的開(kāi)發(fā),而面料開(kāi)發(fā)則會(huì)遇到成本高、復(fù)雜的加工步驟等問(wèn)題,因此需要在面料的選材、加工工藝、性能測(cè)試方面進(jìn)行深入研究[24-25]。智能紡織品的應(yīng)用包括太陽(yáng)能電池的應(yīng)用,可將太陽(yáng)能電池作為紡織材料的基底,主要技術(shù)有納米晶薄膜、光伏聚合物纖維等,面臨的困難主要有三方面,分別是紡織品的美學(xué)屬性,如手感、垂感等;重量和耐久性;成本因素限制市場(chǎng)規(guī)模。

WOS數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類如圖6(b)所示,保留頻次最高的前9個(gè)關(guān)鍵詞,分別為“wearable electronics(可穿戴電子產(chǎn)品)”“smart textiles(智能紡織品)”“flexible antenna(柔性天線)”“energy storage(儲(chǔ)能)”“textile actuators(紡織執(zhí)行機(jī)構(gòu))”“mechanical properties(機(jī)械性能)”“asymmetric supercapacitors(不對(duì)稱超級(jí)電容器)”“carbon nanotubes(碳納米管)”“fiber extrusion(纖維擠壓成型)”。由此可見(jiàn),英文文獻(xiàn)同樣注重智能可穿戴產(chǎn)品及智能紡織品,與中文文獻(xiàn)不同的是,英文文獻(xiàn)更注重智能紡織服裝方面的一些機(jī)械性能、電容器等電子器件方面,說(shuō)明電子器件與服裝的交互設(shè)計(jì)是研究熱點(diǎn)。

柔性天線技術(shù)的主要因素有兩方面：一是天線結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及導(dǎo)電和柔性基板材料的選擇,二是特定需求的天線樣機(jī)制作和性能評(píng)估,而創(chuàng)新型材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、樣機(jī)制作與測(cè)量和性能調(diào)整等方面仍需進(jìn)一步研究。儲(chǔ)能領(lǐng)域常用的處理方法有靜電紡絲技術(shù)和炭化處理等方法,此類方法對(duì)材料能耗大,環(huán)境友好性差,提升儲(chǔ)能器件的整體環(huán)保性是需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題[23]。不對(duì)稱超級(jí)電容器的關(guān)鍵在于電極制備,電導(dǎo)率低和利用率低是需要解決的問(wèn)題[26]。碳納米管的關(guān)鍵在于吸波性能,具有尺寸小、質(zhì)量輕、長(zhǎng)徑比高、比表面積大及導(dǎo)電性能好等優(yōu)點(diǎn),但其作為吸波劑具有磁損耗性能弱和介電損耗性能強(qiáng)等缺點(diǎn)[27]。

3.3 關(guān)鍵詞時(shí)間線圖譜分析

根據(jù)文獻(xiàn)中的關(guān)鍵詞進(jìn)行時(shí)間線圖譜分析,對(duì)不同聚類從時(shí)間跨度上進(jìn)行關(guān)聯(lián)與分析,根據(jù)時(shí)間跨度說(shuō)明該聚類下的研究?jī)?nèi)容發(fā)展時(shí)間以及連貫性,從而清晰展示智能紡織服裝研究的發(fā)展趨勢(shì)。

圖7為CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞時(shí)間線圖譜可知,不同時(shí)期研究關(guān)注點(diǎn)有所差異,對(duì)于智能紡織服裝的研究從2012年持續(xù)到2022年,其中2012年出現(xiàn)關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn),通過(guò)對(duì)本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中2012年所收錄的被引用頻率最高的相關(guān)主題文獻(xiàn)[28]分析可知研究者探討了將傳感器、顯示器技術(shù)和服裝相結(jié)合,用來(lái)監(jiān)測(cè)人體生理指標(biāo)的方法,為今后智能服裝領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。隨著時(shí)間的推移,自2018年起,該聚類逐漸向健康檢測(cè)、變色肌理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等方向發(fā)展。結(jié)合中心度、時(shí)間跨度和近期熱度,智能服裝將成為該領(lǐng)域的持續(xù)性熱點(diǎn)。自2015年服裝設(shè)計(jì)成為關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn),一直持續(xù)到2020年,文獻(xiàn)[29-30]將服裝設(shè)計(jì)要素、法則進(jìn)行梳理及量化后與計(jì)算機(jī)信息等技術(shù)相結(jié)合,最后完成圖像識(shí)別與智能化。總之,從2012年起智能服裝和設(shè)計(jì)模式研究方面的文獻(xiàn)相對(duì)較多,2013年對(duì)連接技術(shù)與涂層技術(shù)深入研究,其中連接技術(shù)是智能服裝和設(shè)計(jì)模式最重要的環(huán)節(jié),2014年智能紡織服裝研究集中在服裝材料、智能纖維等方面的交互技術(shù),2015年研究領(lǐng)域主要在智能穿戴和服裝設(shè)計(jì)方面,2016年到2018年集中于仿生設(shè)計(jì)與定制化,2019年到2022年的智能服裝研究主要集中于光纖織物、特征提取、變色機(jī)理等方向發(fā)展。

圖 7 CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞時(shí)間線圖譜Fig.7 CNKI database keyword timeline

在WOS數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖中,如圖8所示,2012年出現(xiàn)關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)smart textiles(智能紡織品),通過(guò)對(duì)本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中2012年所收錄的被引用頻率最高的相關(guān)主題文獻(xiàn)[31]可知研究者們開(kāi)發(fā)了柔性可拉伸電子電路技術(shù),將電子系統(tǒng)完全嵌入彈性體材料從而產(chǎn)生可拉伸的柔軟電子模塊,從而實(shí)現(xiàn)具有復(fù)雜功能的可伸縮系統(tǒng)。2013年的關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)是biological materials(生物材料)。自2015年起,yarn supercapacitors(紗線超級(jí)電容器)成為關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn),一直持續(xù)到2022年,預(yù)測(cè)其將成為該領(lǐng)域的持續(xù)性熱點(diǎn)?？傊?從2012年起開(kāi)始出現(xiàn)smart textiles(智能紡織品)和carbon nanotubes(碳納米管),2013年開(kāi)始smart materials(智能材料)的研究,2014年智能紡織服裝研究集中在wearable electronics(電子產(chǎn)品)和energy storage(儲(chǔ)能)方面,2015年研究領(lǐng)域主要在posture pressure(姿式壓力)方面,2016—2018年集中在wearable strain sensors(可穿戴式應(yīng)變傳感器)和3D printing(3D打印)方向,兩者皆是智能紡織服裝重點(diǎn)研發(fā)方向,2019到2022年的智能紡織服裝研究主要集中于shape memory(形狀記憶)、wearable strain(可穿戴應(yīng)變)和electronic skin(電子皮膚)等方向發(fā)展。

圖 8 WOS數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞時(shí)間線圖譜Fig.8 WOS database keyword timeline

3.4 突發(fā)性節(jié)點(diǎn)分析

關(guān)鍵詞突顯性是某一時(shí)段內(nèi)出現(xiàn)頻率較多的詞,該詞的突發(fā)增長(zhǎng)率隨強(qiáng)度擴(kuò)大而增長(zhǎng),強(qiáng)度越大越能反映該時(shí)段的研究熱點(diǎn)和趨勢(shì),通過(guò)對(duì)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)和WOS數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)的突顯詞追蹤,可掌握智能紡織服裝領(lǐng)域內(nèi)研究熱點(diǎn)的演化動(dòng)態(tài),進(jìn)而預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)。

通過(guò)對(duì)CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞突顯分析,得到不同時(shí)期突顯強(qiáng)度最高的25個(gè)關(guān)鍵詞。2012—2022年智能紡織服裝領(lǐng)域CNKI研究突顯詞如圖9(a)所示。研究熱點(diǎn)從時(shí)間上大致可分為以下3個(gè)階段。

1) 2012—2017年。該階段共有13個(gè)突顯的研究熱點(diǎn),其中,“設(shè)計(jì)模式”“智能纖維”2個(gè)研究熱點(diǎn)從2012年出現(xiàn)后延續(xù)了3—6年。學(xué)者們關(guān)注到智能化服裝問(wèn)題,從舒適感、安全感和美學(xué)者們?cè)谥悄芗徔椃b研究中還關(guān)注到了有關(guān)“智能服裝設(shè)計(jì)模式”這種新型設(shè)計(jì)技術(shù),從3個(gè)維度的交互關(guān)系角度出發(fā),分別為技術(shù)、面料和結(jié)構(gòu)造型,同時(shí)引用功能服裝的評(píng)價(jià)體系,提出以用戶為中心的研發(fā)模式,面向?qū)I(yè)集成化和商業(yè)大眾化兩大消費(fèi)群體的智能服裝設(shè)計(jì)研發(fā)[3]。

2) 2018—2019年。該階段突顯關(guān)鍵詞包含“設(shè)計(jì)流程”“童裝設(shè)計(jì)”“網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”“老年人”“特征提取”“紡織”。該研究熱點(diǎn)中出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與特征提取,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)帶動(dòng)了智能安全服裝的進(jìn)一步發(fā)展,通過(guò)對(duì)微型傳感器、信息處理模塊和終端反饋系統(tǒng)等的整合[32],從分區(qū)設(shè)計(jì)、可持續(xù)性和人機(jī)交互原則出發(fā),將智能核心技術(shù)與服裝技術(shù)進(jìn)行融合[32-34],表明在該階段學(xué)者們已基本了解網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)的智能化安全服裝設(shè)計(jì)方法,并基于這些理論探索智能服裝層面的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)安全防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[35]。此外,學(xué)者們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過(guò)加速度傳感器采集人體特征部位的運(yùn)動(dòng)信息,以達(dá)到識(shí)別人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的目的[36-37]。智能紡織服裝在消費(fèi)群體范圍上也更加細(xì)化,如在老年人的服裝紐扣上應(yīng)用NFC芯片解決老年人走失問(wèn)題[38]。

3) 2020—2022年。該階段突顯的關(guān)鍵詞相比較其他階段的多,主要包括“人工智能”“智能材料”“老年服裝”“心電監(jiān)測(cè)”“智能技術(shù)”等。智能紡織服裝在深入研究人工智能的同時(shí),新興研究熱點(diǎn)在該階段突增,進(jìn)一步加大對(duì)于智能材料的研究,如熱敏變色材料、蓄光型彩色發(fā)光纖維、可探測(cè)心率變化的襯衣、形狀記憶纖維等,將這些材料與服裝相結(jié)合,滿足消費(fèi)者個(gè)性化需求[39]。隨著智能紡織服裝的快速發(fā)展,學(xué)者們通過(guò)研究心電監(jiān)測(cè)等智能技術(shù),在紡織電極傳感器中加入吸濕性紗線來(lái)改善電極與皮膚的接觸狀態(tài),提高信號(hào)質(zhì)量[40]。此外,智能技術(shù)在加熱元件的應(yīng)用模式、溫度控制算法的實(shí)現(xiàn)和人體熱生理模型的應(yīng)用中還需進(jìn)一步深化[41]。近年來(lái),老年群體的占比大幅增加,更重視戶外活動(dòng)需求,智能紡織服裝采用液態(tài)氨綸材料與微納傳感元件對(duì)老年沖鋒衣進(jìn)行功能設(shè)計(jì),以解決老年人戶外運(yùn)動(dòng)安全性的問(wèn)題[42]。

2012—2022年WOS數(shù)據(jù)庫(kù)中智能紡織服裝研究領(lǐng)域突顯詞如圖9(b)所示。通過(guò)對(duì)WOS數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞突顯分析,共得到突顯強(qiáng)度最高的25個(gè)關(guān)鍵詞,從時(shí)間上大概分為2個(gè)階段：

(a) CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)

1) 2012—2018年。該階段共有15個(gè)突顯的研究熱點(diǎn),其中“電路”“智能面料”“紗線超級(jí)電容器”“柔性超級(jí)電容器”“紗線”5個(gè)研究熱點(diǎn)一直持續(xù)了3—4年。該領(lǐng)域?qū)W者在這一階段關(guān)注到了智能面料與電子元件的問(wèn)題,智能紡織服裝利用紗線超級(jí)電容器為儲(chǔ)能器件,采用CNI(calling number identification)浸漬和PPy(polypyrrole)電沉積工藝制造大型高拉伸紗線電極[43],而柔性超級(jí)電容器在靈活、形狀和重量上都有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì),比如基于碳材料、復(fù)合材料以及柔性微型超級(jí)電容器的開(kāi)發(fā)等[44-45]。此外,智能面料的研究也大大促進(jìn)智能服裝的發(fā)展,比如超疏水涂層織物有助于開(kāi)發(fā)智能油水分離器、微流體閥和芯片實(shí)驗(yàn)設(shè)備[46-47]。

2) 2019—2022年。該領(lǐng)域?qū)W者主要研究壓力傳感器對(duì)于可穿戴設(shè)備的開(kāi)發(fā)以及導(dǎo)電紡織品的研究,壓力傳感器中的薄膜柔性無(wú)線壓力傳感器可提供無(wú)線監(jiān)測(cè)平臺(tái)[48]。在可穿戴產(chǎn)品的應(yīng)用中,導(dǎo)電紡織品有石墨烯基紡織品,在高導(dǎo)電性、超柔韌性和可機(jī)洗方面有著技術(shù)優(yōu)勢(shì)[49]。目前學(xué)者們研究的主要方向在可穿戴設(shè)備方面,涉及到多學(xué)科交叉,由信息收集、處理與存儲(chǔ)裝置、電池技術(shù)、智能操作系統(tǒng)和人機(jī)交互設(shè)計(jì)等方面共同構(gòu)成,綜合運(yùn)用了數(shù)據(jù)處理、軟件與觸感技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的智能功能[50]。

4 結(jié) 論

1) 從發(fā)文量和發(fā)文國(guó)家看,自2015年后WOS數(shù)據(jù)庫(kù)和CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)文量呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì),2018年后CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)文量增長(zhǎng)迅速。中國(guó)學(xué)者發(fā)表的英文文獻(xiàn)量也躍居世界前列,與其他國(guó)家及地區(qū)間的合作十分緊密。

2) 從發(fā)文作者和機(jī)構(gòu)看,CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中,研究機(jī)構(gòu)以東華大學(xué)和江南大學(xué)為主體進(jìn)行智能紡織服裝領(lǐng)域的研究,呈現(xiàn)散點(diǎn)式分布。其中沈雷、劉皓、桑盼盼、薛哲彬、李俊等形成核心作者群,而非核心作者群間的合作交流較少。WOS數(shù)據(jù)庫(kù)研究機(jī)構(gòu)的合作關(guān)系則更為密切,以瑞典布羅斯大學(xué)、韓國(guó)成均館大學(xué)、英國(guó)曼徹斯特大學(xué)為代表的機(jī)構(gòu)形成中心合作力量。其中Li Yi、Qu Lijun、Jin Lu等學(xué)者構(gòu)成核心作者群,其研究集中度和合作強(qiáng)度較大。

3) 從關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析來(lái)看,WOS數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次顯著高于CNKI數(shù)據(jù)庫(kù),研究主題多樣化,而CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)鍵詞較為單一。WOS數(shù)據(jù)庫(kù)智能紡織服裝關(guān)鍵詞整體強(qiáng)度大,且各突顯詞間強(qiáng)度差異大,CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)突顯強(qiáng)度小,差異小。WOS數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)更注重智能紡織服裝的電子元件制造、智能纖維及聚合物等,而CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)文獻(xiàn)更注重應(yīng)用及設(shè)計(jì)模式。因此,未來(lái)對(duì)于智能紡織服裝領(lǐng)域的電子元件制造及智能纖維與面料的研究是需要關(guān)注的重點(diǎn)。

4) 從研究熱點(diǎn)和階段性特征看,近年CNKI研究熱點(diǎn)有健康檢測(cè)、變色肌理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、服裝設(shè)計(jì)、連接技術(shù)、智能纖維、仿生設(shè)計(jì)、變色機(jī)理等。WOS的研究熱點(diǎn)較廣,涉及紗線超級(jí)電容器、生物材料、碳納米管、3D打印、可穿戴應(yīng)變、電子皮膚等。未來(lái)研究領(lǐng)域應(yīng)更注重纖維、面料的智能化與電子元件的準(zhǔn)確檢測(cè)性,我國(guó)應(yīng)當(dāng)突出研究重點(diǎn),與國(guó)際研究保持同步,加強(qiáng)對(duì)智能核心技術(shù)的攻克。