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[资讯] 全球腐蚀与防护领域研究现状与发展趋势分析

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作者:王正泉,李言涛,徐玮辰,杨黎晖,孙丛涛 来源:中国科学院海洋研究所,中国科学院大学,青岛海洋科学与技术试点国家实验室,中国科学院海洋大科学研究中心

腐蚀科学的早期发展比较缓慢。1800年,意大利物理学家Volta发现了原电池原理;1830年,De La Rive提出了金属微电池腐蚀的概念;1910年,防腐涂料问世。而对腐蚀的电化学本质的研究则是开始于20世纪初期。首先,Whitney提出腐蚀金属表面形成的电池电动势控制着腐蚀速度;1932年,英国冶金科学家Evans通过实验证明了这种电池,并绘制了腐蚀极化图,提出金属腐蚀的电化学基本规律,推动了电化学腐蚀的动力学研究,腐蚀科学真正意义上得以建立。



今天,腐蚀科学作为一门应用科学,有两个特征:第一,腐蚀科学是多学科交叉的边缘科学,其发展需要不同学科的科学工作者协同合作;第二,腐蚀科学涉及各个生产领域,其发展对于国民经济有重要意义。据统计,全世界每年因金属腐蚀造成的直接经济损失约7000~10000亿美元,工业发达的国家尤为严重,由金属腐蚀引起的直接经济损失约占国民经济生产总值的2%~4%。比如,英国近年来因腐蚀造成的年损失达100亿英镑,占GDP的3.5%;德国的年损失约为450亿德国马克,占GDP的3.0%;美国年腐蚀损失达3000多亿美元,占GDP的4.2%。中国2014年的腐蚀损失达到21278亿人民币,占GDP的3.34%。



腐蚀对经济、环境、安全的巨大影响使得各国投人巨大的人力和经费从事腐蚀防护领域的基础研究。同时又由于腐蚀科学涉及物理化学、金属学、电极过程动力学、材料学、固体物理与表面科学等基础学科,对腐蚀科学的研究会涉及到多种学科中的科学前沿问题。综上原因,腐蚀与防护领域相关的文献输出经历了一个爆炸式增长的过程,从早期年输出量少于100篇到目前年输出量超过9000篇。然而,尽管该领域有如此高的文献输出量,对该领域的文献进行系统数据分析的文章却非常少,仅有Frankenthal分析了腐蚀对电化学相关出版物的贡献,Fang等对1997~2007年间全球腐蚀领域的文献进行了文献计量学分析。根据其他学科领域对文献进行数据分析的文章来看,腐蚀与防护领域的文献数量和质量是衡量该领域研究水准的重要指标,数据分析十分必要,它是了解该领域研究现状、竞争力和热点的一个重要渠道。



对于如何研究一门学科的研究现状与发展趋势,许多学者认为大量阅读该学科领域的相关文献是必要的。然而,对于科研工作者来说,彻底地阅读一个领域所有的出版物是困难且几乎不可能完成的,尤其对于刚刚进入该领域的研究者。当然,这个问题也同样存在于腐蚀与防护领域。所以,随着腐蚀与防护领域文献输出量的持续增长,有必要通过一个特殊的手段来总结现有的文献,以评估该领域的研究现状和未来的发展趋势。



文献计量学是一种基于数学和统计学的文献分析方法,帮助人们获得文献信息的同时避免了人们大量阅读文献。通过量化一些对象,例如出版物、国家、机构、作者、期刊、文献类别和关键词等,文献计量分析可以定性、定量地评估一个特定研究领域的研究现状和发展趋势。而文献计量学的缺点是不能直观地呈现出合作关系与共生网络关系。信息可视化分析是一种可以将原始文献的复杂关系以直观方式传达的手段和方法。虽然信息可视化分析不方便做定量分析,但其网络分析的特点可以与文献计量学方法互补。



本文的目的是通过文献计量学与信息可视化分析相结合的方式对腐蚀与防护领域的研究现状和发展趋势做一个系统的分析。使用不同的工具全方位的对1997~2017年间腐蚀与防护领域的科学引文索引扩展版 (SCI-E)文献做一个定量、定性分析。具体来说,分析了文献发表年度与发表语言、文献发表国家、文献发表类型与期刊贡献、科研机构、学科、关键词等6个方面。此研究可以对初入腐蚀防护领域的学者提供借鉴,可以帮助腐蚀与防护领域相关科研工作者了解该领域研究现状、研究热点和发展趋势,同时,此研究所提供的文献计量学与信息可视化分析相结合的方法可以应用于其它学科领域。



1 文献来源与研究方法



1.1 文献来源



本文的文献数据基于ISI Web of Science引文文摘索引数据库的网络在线版本Science Citation Index Expanded (SCI-EXPANDED) 数据库。SCI数据库是1961年由美国科学信息研究所 (Institute for Scientific Information,简称 ISI) 在美国费城创办的引文数据库,它是国际公认的进行科学统计与科学评价的主要三大科技文献检索工具之一 (其余两个为EI工程索引、ISTP科技会议录索引数据库),也是文献计量学的重要工具。SCI数据库收录全世界出版的自然科学各学科的核心期刊约3500种。1997年推出的SCI WEB版本SCI-E,收录了5600多种来源期刊。本文利用SCI-E数据库对1997~2017年间腐蚀与防护领域的SCI-E论文进行了文献计量学分析与信息可视化分析,对于检索到的文献,忠于SCI-E数据库的原始数据,不添加任何个人的判断、经验、兴趣和逻辑。



1.2 分析方法和工具



本文基于文献计量学和信息可视化分析,从文献角度对腐蚀与防护领域1997~2017年之间的SCI-E论文进行了定量、定性分析,分析对象包括6个方面:文献发表年度与发表语言、文献发表国家、文献发表类型与期刊贡献、科研机构、学科类别以及关键词。通过用“corro684”作为搜索主题的关键词用以代表与腐蚀防护领域相关的文献,布尔逻辑算符“OR”、“AND”经过Web of Science高级搜索功能进行组配确定关键词的检索式,检索年限设置为1997~2017年,得到106127篇文献。对检索结果运用Microsoft Excel 2010、Histcite、VOSviewer和CiteSpace等软件进行分析与数据统计。文中对期刊影响因子 (IF) 的分析从ISI在2017年的期刊引用报告 (JCR) 获得。JCR是1976 年ISI 在 SCI 基础上提供的一套统计数据,可以提供科学期刊被引用情况、发表论文数量以及论文的平均被引用情况。IF的高低,在一定程度上可以反映一个期刊的影响力。合作类型由作者的地址决定,其中“单独发表”指文章中作者的地址是来自同一个国家,“国际合作”指文章中作者地址来自不同的国家。



2 结果与讨论



2.1 文献发表年度与发表语言



本文对1997~2017年间全球腐蚀与防护领域SCI-E文献的发表数量和发表年份进行了统计,统计结果如图1。可以看出,1997~2017年间,全球腐蚀与防护领域SCI-E文献输出总量呈现出持续快速增长趋势,从1997年的2526篇增长至2017年的9682篇,年平均增长率7.33%,表明各国家与科研工作者对该领域研究热度的持续升温,这与各国持续投入巨大的人力和经费从事腐蚀防护领域的基础研究有关。尤其在2012年以后,该领域全球SCI-E文献输出量年平均增长率增长明显,增长率为8.77%。按照此增长速率,2020年该领域全球SCI-E文献输出量有望达到12460篇。
图1 1997~2017年全球腐蚀与防护领域SCI-E文献输出总量年增长趋势图


同时,在得到的106127篇文献中,有95.53%的文献是以英文发表,表1汇总了所有发表文献的语言以及其对应的所占比例。除排名第一的英语外,排名前十的其余九种语言依次为汉语 (101346;1.75%),德语 (760;0.72%),日语 (549;0.52%),西班牙语 (383;0.36%),法语 (199;0.19%),葡萄牙语 (190;0.18%),韩语 (148;0.14%),罗马利亚语 (131;0.12%),俄语 (122;0.12%)。可以看出,英语是腐蚀与防护领域最通用的语言,英文文献占到总SCI-E文献发表量的95%以上,这与Fang等统计的1992~2007年间英文文献占全球腐蚀与防护领域SCI-E文献的93.7%接近。与表2中各国在该领域发表的SCI-E文献总量形成对比的是,文献输出前五的国家中,中国、德国、印度、日本都不是以英语作为第一语言,却主要将他们的文章投向了英文期刊,其中有很大一部分原因是英语作为世界上使用最广泛的语言,英文文献更容易被全世界科研工作者阅读和理解。

表1   1997~2017年间全球腐蚀与防护领域SCI-E文献发表语言分布


表2   1997~2017年间全球腐蚀与防护领域SCI-E文献输出量排名前15国家


这个情况不仅出现在腐蚀与防护领域,Hsieh等在动脉导管未闭治疗的文献计量分析中指出,1991~2002年间,药物相关文献中英文占95.4%,外科相关文献中英文占到91.45%,医学领域英文文献占总文献输出91%以上。Chiu等在对海啸的文献计量分析中指出,1991~2004年间,英文文献占总文献输出的95%。Garfield等在对微生物学的研究中指出,英文文献占总文献输出的90%~95%。但英文文献也不是在所有的领域中都能占到如此高的比例,Chiu等在顺势疗法的文献计量分析中指出,1991~2003年间,英文文献所占比例同样很高却只有76%,原因是因为顺势疗法起源于德国,德国在这方面研究比较多。可以看出,英文文献虽然占了很高的比例,一个国家在某个领域研究的成熟程度却也起到了一定的决定作用。而不可否认的是,英文文献预计会在未来的文献输出中占到越来越高的比例,原因是在ISI收录的杂志中,越来越多的杂志选择用英文发表。同时在国际学术期刊上发表科研论文,是各国科研工作者与国际同行交流、取得国际影响的必经之路。所以,要想在腐蚀与防护领域取得一定的科研成就,自己的研究成果被国际同行所关注且期望获得一定的国际影响力,各国科研人员选择将文章投向英文期刊会是一种途径和趋势。



2.2 文献发表国家



表2呈现了1997~2017年全球腐蚀与防护领域SCI-E文献输出量排名前15的国家。得到的106127篇文献覆盖了126国家,有2439篇文献 (2.298%) 没有地址信息。在103688篇有效文献中,中国在该领域SCI-E文献输出量为22291篇,对该领域全球SCI-E文献贡献量排名第一,所占比例21.01%;其次是美国,文献输出量15132篇,所占比例14.26%。中国和美国对该领域SCI-E文献输出量的贡献就占到了全球总输出量的1/3以上。排名前十的其余八个国家依次为德国 (6483;6.11%),印度 (6448;6.08%),日本 (6227;5.87%),法国 (5071;4.78%),英国 (4487;4.23%),韩国 (4111;3.88%),加拿大 (3758;3.54%) 和西班牙 (3331;3.14%)。同时,随着知识体系的扩大,国际科研合作也变得频繁,国际科研合作有助于各国科研人员集中全球热点问题与双方共同关注的领域,开展具有全球影响力的合作研究[20]。表2同样统计了发文量排名前15个国家的国际合作情况。可以看出,英国、澳大利亚、法国、德国、西班牙、意大利这几个国家国际间合作发表的文章量要多于本国单独发表的文章量,表明绝大多数发达国家在该领域的研究工作上更倾向于与其他国家进行合作。单独发表占自己国家总发文量比例比较高的几个国家中,发展中国家占了大多数,比如中国、印度、伊朗等国,表明这些国家在该领域的研究大多数还处于比较基础的阶段。中国的情况比较特殊,由于总发文量基数较大,从事该领域研究的科研机构和科研人员的科研水平有着较大的差异。不得不提的是,中国和美国不管是单独发表还是国际合作,其在发文量上相比其他国家还是占有巨大优势,这两个国家对该领域贡献是比较显著的。



为直观展现各国家/地区在腐蚀防护领域的合作情况,图2示出了2015~2017年间全球腐蚀与防护领域SCI-E文献输出量排名前20国家聚类网络图。图中,圆圈大小与发文量成正比,线的密集强度反映各国之间的合作情况,不同的年度对应不同颜色。图中圆圈的大小反映的内容与表2中量化的结果基本一致,可以直观看出随着各国科研水平的提高以及对腐蚀与防护领域相关知识体系研究的深入,近几年国际间的合作已经变得越来越频繁,各国科研人员越来越倾向于与其他国家的学者协同完成该领域前沿热点问题的研究。

图2   2015~2017年间全球腐蚀与防护领域SCI-E文献输出量排名前20国家聚类网络图

从各国家文献输出总量可以看出该国对腐蚀防护领域总的贡献程度,但考虑到各个国家科研人员科研水平的差异,不能单单以总发文量分析一个国家在该领域的整体研究水平。所以,在此基础上,为了更直观得出各国发文量的变化情况,本文统计了1997~2017年全球腐蚀与防护领域SCI-E文献输出排名前7个国家的年发文量的变化情况,如图3所示。这7国总的文献输出量接近全球总文献输出量的2/3,达到62.34%,因此其每年文献输出量的变化情况具有代表性。

图3   1997~2017年全球腐蚀与防护领域SCI-E文献输出前7国家年发文量变化图


从图中可以看出,代表发展中国家的中国和印度,在该领域文献输出的年增长速率要明显高于其它5个发达国家的平均水平,尤其以中国最为明显。2000年左右中国在该领域年文献输出量便呈现出爆发式增长,2006年的年文献输出量超过美国 (2005年中国537篇,美国634篇;2006年中国649篇,美国607篇)。在此之后,无论是在该领域年SCI-E文献输出量,还是文献增长率,均排名全球第一。2017年中国在该领域SCI-E文献输出量更是达到3420篇,约为美国3倍 (1204篇) 以及其余5个国家平均文献输出量的8倍。同样的情况也发生在印度。印度近几年在该领域年SCI-E文献输出量增长明显,2017年在该领域文献输出量为621篇,仅低于中国和美国。照此发展,很有可能在未来超过美国。相比发展中国家,代表发达国家的其余5国在该领域年SCI-E文献输出量增长缓慢,仅美国有较为明显的增长趋势。综合各方面因素,可以分析得出:发达国家在该领域研究相对比较前沿,科研平均水平高于发展中国家,这也能从图4中h-index与每项平均被引次数看出。发展中国家的优势在于其每年巨大的文献输出量与众多的研究团队,加上国家在这些基础研究领域的持续投入,对该领域的贡献以及研究水平会越来越接近全球的领先水平。
图4   1997~2017年间全球腐蚀与防护领域SCI-E文献发表数前15国家的h-index与平均被引次数统计图



研究一个领域全球SCI-E文献输出总量可以直观反映该领域的整体发展情况以及各个国家在该领域的投入情况,金华兑遣科技有限公司:而从检索结果中通过创建引文报告,分析一个国家的h-index值与平均被引次数可以从另一个角度看出一个国家科研水平的高低 (h-index值基于以“被引频次”计数降序排列的出版物列表,值为h的索引表明有h篇文献已被引用至少h次;每项平均引用次数为被引频次总计除以集合中的结果数)。



图4是1997~2017年全球腐蚀与防护领域SCI-E文献发表数前15国家的h-index值与平均被引次数统计图。可以看出,美国、德国、法国、英国、加拿大、澳大利亚等发达国家的h-index值与平均被引次数比较均衡且处于一个比较高的水平,表明这些国家的研究工作给在该领域其它研究团队的后续研究带来了更多的启发与帮助,也代表了这几个国家在该领域的科研水平、科学家学术影响力或者期刊学术水平上处于国际前列。其中,h-index值排在前5位的国家是美国 (188),中国 (140),德国 (132),法国 (116),英国 (113)。平均被引量排在前5的国家是澳大利亚 (24.93),美国 (22.34),英国 (21.27),法国 (20.89),德国 (20.35)。由于h指数能够比较准确地反映学术成就,h指数越高,表明论文影响力越大。平均被引量可以反映平均的研究水平。可以明显观察到的是,中国的h-index值排在第二,每项平均被引次数却处于中等水平;澳大利亚的每项平均被引次数排在第一,h-index值处于中等水平;美国的h-index与平均每项被引次数两项综合最高。在此需要说明的是,由于中国、美国发文量较大,无法做出引文报告,图4中中国与美国的h-index与平均被引次数数据是根据公式计算而来。



2.3 文献发表类型与期刊贡献分布



对于2011~2017年间全球腐蚀与防护领域SCI-E文献发表数前10国家h-index与年平均每项被引次数的数据由表3已经给出。读者可以从每年各国的h-index值与每项平均被引次数之间的对比获取对应国家之间信息。至于为什么2011年后每年的h-index值与平均被引次数都在下降,可以从“睡美人”的观点得到解释:一些重大的科学发现和成果没有被当时科学共同体的其他成员所接受而受到忽视;几年后,这些成果才被人们重新发现,也即迟滞承认现象。

表3   2011~2017年全球腐蚀与防护领域SCI-E文献发表数前10国家h-index与年平均被引次数统计表


表4列出了1997~2017年间ISI识别的全球腐蚀与防护领域SCI-E文献发表类型分布,共列举出18种文献类型,其中论文 (100373篇) 是最常用的文献类型,占到总发表文献的94.609%;剩下17种文献类型中文献量超过500篇的有会议文献 (10154;9.571%),综述 (2914;2.747%),社论材料 (1227;1.157%),新闻 (517;0.487%),会议摘要 (508;0.479%)。有部分文献的文献类型不止一种,故统计的18种文献类型所占比例总和要大于1。通常情况下,只有统计的100373篇原始论文用于进一步的文献计量学分析,其余文献类型应被剔除。本文中,考虑到分析文献时间跨度大,文献数量较多,其余文献类型也能在一定程度上反映该领域的发展情况,故对除论文以外文献类型的影响程度忽略不计。文献类型一定程度上反映了本领域全球科研工作者的发文偏好,而作者投稿所选期刊在一定程度上也反映其自身的科研水平。

表4   1997~2017年全球腐蚀与防护领域SCI-E文献发表类型分布


表5统计了1997~2017年全球腐蚀与防护领域SCI-E文献发表排名前20的期刊。可以看出,接受该领域文献最多的5个杂志为《Corrosion Science》、《Surface & Coatings Technology》、《Electrochimica Acta》、《Corrosion》、《Journal of the Electrochemical Society》。考虑到各期刊接收该领域文献数量多少并不能代表该期刊的真实影响力,在文献接收量基础上,统计了各期刊2017年期刊影响因子以及近5年期刊影响因子平均值。从统计结果来看,接受该领域文献数前20期刊2017年期刊影响因子最高的3个期刊依次为《Electrochimica Acta》、《Corrosion Science》、《Applied Surface Science》。近5年期刊影响因子平均值最高的3个期刊依次为《Corrosion Science》、《Electrochimica Acta》、《Construction and Building Materials》。从2017年期刊影响因子的统计结果与近5年期刊影响因子平均值统计结果对比来看,期刊影响因子超过3的期刊中,《Electrochimica Acta》、《Journal of the Electrochemical Society》、《Applied Surface Science》、《Journal of Alloys and Compounds》这4个期刊的期刊影响因子处在上升阶段,而《Corrosion Science》、《Materials Science and Engineering:A-structural》、《Construction and Building Materials》这3个期刊的影响因子有所降低。综合该领域文献接收量和影响因子,《Corrosion Science》和《Electrochimica Acta》是该领域影响力最大的期刊。需要补充的是,2006年开始,《Materials Science Forum》在Web of Science上没有文献收录,无法统计该期刊2017年期刊影响因子与近5年期刊影响因子平均值。
表5   1997~2017年全球腐蚀与防护领域SCI-E文献接收量排名前20期刊


2.4 科研机构分布



在得到的106127篇文献中,有103559条记录来自于29954个机构,有2569条记录不包含机构信息。其中,发文量超过100篇的机构有316家,占到总机构数的68.37%;发文量超出500的机构有15家,占到总机构数的13.15%。表6展示了1997~2017年与2015~2017年全球腐蚀与防护领域SCI-E文献输出量排名前20的机构,图5展示了2015~2017年间全球腐蚀与防护领域SCI-E文献输出量排名前20机构聚类网络图。对2015~2017年间作分析是想对比得到近几年在该领域新出现比较活跃的机构。从统计结果中可以看出,发文量排名前20的机构中,中国的科研机构或者大学占了绝大多数,尤其在2015~2017年间,文献输出排名前9的机构均来源于中国,与图3中国近几年在该领域文献输出量的迅速增长一致,一定程度上反映出该领域在中国的研究热度远高于其他国家,也显示出中国近几年在腐蚀与防护领域的主导地位。但图4“>图4中中国的平均被引次数和h-index值并不是最高,也反映出中国各研究机构研究水平还需要提高的一个事实。从机构的角度来看,中国科学院是文献输出量最多的机构,1997~2017年间发文总量为3639篇,占到总机构数的3.43%;2015~2017年间发文总量为1273篇,占到总机构数的4.65%。造成这个现象的主要原因是中国科学院为中国自然科学最高学术机构、自然科学与高技术综合研究发展中心,在腐蚀与防护领域有着很专业的研究团队。同时,发文量排名前5的国家 (中国、美国、德国、印度、日本) 中,只有日本的东北大学、印度的印度理工学院、美国的俄亥俄州立大学进入1997~2017年间发文前20机构统计结果,印度理工学院和日本东北大学进入2015~2017年间发文前20机构统计结果,可以得出结论:发文量排名前几的国家中,中国、印度、日本在该领域的研究机构比较集中,分析原因是这几个国家在国内有专门的研究机构进行该领域的研究,而美国、德国等国虽然总的发文量很多,但在该领域的研究机构却比较分散。结合图4”>图4,还有一个原因是虽然美国、德国、印度、日本等国在该领域发文前20的机构不多,但其发文的文章质量较高。同时,从图5中可以看出,随着对腐蚀与防护领域相关知识体系研究的深入,近几年机构间的合作已经变得越来越频繁,图中线的粗细与密集度反应了机构之间的合作强度。机构之间的合作与国家之间的合作类似。

表6   1997~2017年间与2011~2017年间全球腐蚀与防护领域SCI-E文献输出量排名前20机构



图5   2015~2017年间全球腐蚀与防护领域SCI-E文献输出量排名前20机构聚类网络图


2.5 文献学科分布



学科的交叉是科学发展的原始动力之一。又由于腐蚀科学是多学科交叉的边缘科学,腐蚀科学涉及物理化学、金属学、电极过程动力学、材料学、固体物理与表面科学等基础学科,对腐蚀科学的研究会涉及到多种学科中的科学前沿问题。所以,分析与腐蚀科学领域相关的研究方向和学科类别,可以直观了解与腐蚀科学领域联系最为紧密的基础学科,帮助刚进入该领域的科研工作者进行基础知识的储备,同时在一定程度上反映该领域的研究热点。表7统计了1997~2017年间全球腐蚀与防护领域SCI-E文献研究方向分布,106127篇文献中有效文献105943篇。从统计结果可以看出,腐蚀与防护领域的研究方向主要为材料科学、冶金/冶金工程、工程学、化学、物理、电化学,这几个研究方向的发文量均超过10000篇,远多于其它研究方向,构成了该领域热点研究方向。

表7   1997~2017年间全球腐蚀与防护领域SCI-E文献研究方向分布


从腐蚀早期定义来看,腐蚀指金属在周围介质 (最常见的是液体和气体) 作用下,由于化学变化、电化学变化或者物理溶解而产生的破坏。后来随着非金属材料的迅速发展,比如聚合物、无机复合材料等,有人开始把腐蚀定义为“腐蚀是由于物质与周围环境作用而产生的损坏”。从腐蚀的定义可以看出,对腐蚀与防护领域的研究离不开物理、化学、电化学、物理化学等基础学科的知识储备。同时,腐蚀学科作为一门应用学科,对材料的不断研究,对工程技术的改良尤为重要,这点从该领域研究方向的统计结果就可以看出。在所有统计文献中,有超过一半的文献跟材料科学有关,有超过1/4文献跟冶金/冶金工程有关。除了统计研究方向,本文还统计了1997~2017年间全球腐蚀与防护领域SCI-E文献学科类别分布,如表8所示。从统计结果来看,腐蚀与防护领域发文量超过10000篇的学科有材料科学、冶金/冶金工程、涂料/涂层、电化学。除了这几个学科,应用物理学、化学物理研究的也较多。分析学科类别与研究方向得出的结果基本一致,对材料、冶金工程、涂料涂层、电化学等方向的研究是该领域的重心所在。

表8   1997~2017年间全球腐蚀与防护领域SCI-E文献学科类别分布


2.6 关键词



文献的标题和摘要对读者判断文献的参考价值非常重要,而关键词是文献的关键信息和知识点。一般地,一篇文献中作者列出的关键词只有3~8个,但是它们却在很大程度上能反映论文的主题内容。在文献计量学分析中,关键词聚类分析是必不可少的一个环节。通过关键词的定量、定性分析,可以了解一个领域目前的研究焦点,也会对科研人员就某个特定问题进行搜索提供较大的方便。考虑到1997~2017年间文献量巨大,用以分析的关键词不能很准确地反映目前腐蚀与防护领域的研究焦点,所以,在关键词的分析上,时间段设置为2015~2017年,得到近3年腐蚀与防护领域SCI-E文献27391篇。通过数据分析,共得到关键词 (包含主题词和自由词) 17463个,对前60个关键词做了定量分析,如表9所示。表9呈现了2015~2017年间全球腐蚀与防护领域SCI-E文献关键词分布、每个关键词对应在文献中出现的文献数以及该关键词对应的本地引用次数与总引用次数。为了更清晰地呈现出这些关键词的聚类关系,本文同样绘制了2015~2017年间全球腐蚀与防护领域SCI-E文献前200关键词聚类网络图,如图6“>图6,借此对腐蚀与防护领域的研究焦点进行分析。

表9   2015~2017年全球腐蚀与防护领域SCI-E文献关键词分布


图6   2015~2017年间全球腐蚀与防护领域SCI-E文献中前200关键词聚类网络图


可以明显看出的是,通过提取得到的关键词在图中被分成了4种不同的颜色,即4个不同的类别:



第一类 (红色):200个关键词中,第一类包含77个。通过关键词共现分析表明,第一类中出现的关键词主要跟材料的腐蚀行为有关,出现的关键词主要有:腐蚀、行为、点蚀、局部腐蚀、大气腐蚀、电化学腐蚀、高温腐蚀、高温氧化、热腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂、氢脆、钝化、开裂、扩散、变形、疲劳、生长等;出现的腐蚀介质或材料主要有:304不锈钢、合金、铝合金、水溶液、Cl-、铬、钢筋混凝土、镍、管线钢、海水、不锈钢、锌等;出现的表征方法有:X射线衍射、建模等。



第二类 (绿色):200个关键词中,第二类包含了64个。通过关键词共现分析可见,第二类出现的关键词主要跟防腐的一些措施和手段有关,出现的关键词主要有:耐蚀性、生物相容性、电化学腐蚀、电沉积、薄膜、摩擦、热处理、微弧氧化、等离子体电解氧化、表面改性、耐磨性等;出现的材料有生物材料、陶瓷、涂料、涂层、复合涂料、复合材料、Mg、镁合金、纳米复合材料、超薄薄膜、Ti、钛合金、羟基磷灰石等。



第三类 (蓝色):200个关键词中,第三类包含了38个。通过关键词共现分析可见,第三类出现的关键词主要跟实验用的材料和测试手段有关,出现的关键词主要有:碳钢、低碳钢、铁、铜、酸、氯溶液、盐酸溶液、NaCl溶液、硫酸盐还原菌、石油、电化学阻抗谱、电化学、阻抗、阻抗光谱学、极化、扫描电镜等。



第四类 (黄色):200个关键词中,第四类包含了21个。通过关键词共现分析可见,第四类出现的关键词主要跟防腐材料的性能有关,出现的关键词主要有:性能、腐蚀保护、碳、薄膜、石墨烯、纳米复合材料、有机涂料、聚苯胺等。



可以分析得出,近几年研究的热点主要有:第一,研究铝合金、不锈钢、管线钢、镍铬合金、钢筋混凝土等材料腐蚀行为,比如研究这些材料的点蚀、大气腐蚀、电化学腐蚀、高温腐蚀、热腐蚀、晶间腐蚀、氢脆等行为;第二,通过一些特殊的处理手段 (表面改性、热处理、微弧氧化、电沉积、等离子电解氧化等) 提高涂料/涂层的性能,同时不断研制一些新型材料,比如生物材料、复合涂料、复合材料、石墨烯、纳米复合材料等,研究其耐蚀性能;第三,研究薄膜的制备以及性能优化。在实验室中模拟外界环境时,用的比较多的是模拟海水溶液、酸性溶液、石油天然气介质等。同时,经典实验手段较多,如电化学性能测量 (测量开路电位、极化曲线、电化学阻抗谱等)、X射线衍射 (XRD) 等,实验手段需要创新。通过图6提取关键词进行网络分析,得出的结论与表8中关键词的定量分析结果一致。如果单从表8定量分析的结果来看,对涂料、涂层、薄膜的研究是比较热门的一个方向。



3 结论



(1) 1997~2017年间,全球腐蚀与防护领域SCI-E文献输出总量呈现出持续快速增长趋势,这与各国持续投入巨大的人力和经费从事腐蚀防护领域的基础研究有关。各国对该领域研究热度持续升温,其中,中国的文献输出最多,文献输出增长速率最快;美国的h-index与平均每项被引次数两项综合最高;中国科学院是该领域文献输出最多的机构;国际合作在国家之间与机构之间越来越频繁,这有助于一个国家或机构在不断提高科研水平的同时获得国际间影响力。



(2) 通过期刊分析,综合腐蚀与防护领域文献接收量和影响因子,《Corrosion Science》和《Electrochimica Acta》是该领域影响力最大的期刊;通过发表语言分析,英语是该领域最通用的语言,英文文献占到该领域总SCI-E文献输出量的95%以上;通过学科分析与关键词聚类分析,近几年研究的热点研究方向主要为材料科学、冶金/冶金工程、工程学、化学、物理、电化学;研究的热点内容主要有:研究铝合金、不锈钢、管线钢、镍铬合金、钢筋混凝土等材料腐蚀行为;通过一些特殊的处理手段 (表面改性、热处理、微弧氧化、电沉积、等离子电解氧化等) 提高涂料、涂层的性能,同时不断发现一些新型材料;研究薄膜制备及性能优化。
















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