基于CiteSpace的中国铟产业研究知识图谱分析

陈 建，熊 伟，曾淑琴，王私富

（1.文山学院 化学与工程学院，云南 文山 663099；2.云南华联锌铟股份有限公司，云南 马关 663701）

铟是一种稀散金属，具有独特的物理和化学性能，是现代电子工业最重要的支撑材料之一。铟于1863年被德国科学家Freiberg和H.T.Richter共同发现并命名。最初的工业化应用是在1932年被用作发动机轴承的表面镀层，并在1938年实现大规模的工业化生产[1]。经过国内外几十年的探索与研究，铟的作用已经由普通工业材料转变为现代高科技产业不可或缺的战略性金属，广泛应用于航空、电子、通讯、计算机、国防军事等高科技领域，一个国家的铟用量可以直接反应该国家的科技水平[2]。在这样的背景下，铟的价格也随之暴涨，刺激了世界各国对铟的冶炼、回收和应用研究的展开。

一直以来，中国的铟产业都被贴有：储量与产量世界第一、偏重初级产品生产、高新技术研发与深加工不足、市场占有率低等标签[3]。很多学者也针对中国铟产业的现状开展过研究，但大多集中在国内铟资源与产业特点、铟冶炼与应用技术的进展等方面，研究点比较集中，对铟产业研究现状的整体把握不足；偶有对铟产业研究热点的研究，也大都在总结和归纳文献资料的基础上展开，主观性较强。本文尝试运用文献计量工具CiteSpace进行量化分析，借助相关知识图谱梳理并分析我国铟产业的相关研究现状，以期得到更客观、整体的结论，便于后续深入研究的展开。

1 研究方法

1.1 CiteSpace

CiteSpace是由陈超美教授开发，用于分析、挖掘和可视化科研文献数据的应用软件。其着眼于科学分析中蕴含的潜在知识，在科学计量学、数据可视化背景下逐渐发展起来，由于是通过可视化的手段来呈现科学知识的结构、规律和分布情况，因此也将通过此类方法分析得到的可视化图形称为“科学知识图谱”[4]。

科学知识图谱是通过对大量文献的数据深度挖掘、信息分析、科学计量和图形绘制等一系列处理而得到的某一科学领域知识的直观展示，其具有知识导航的作用，属于科学计量的范畴。近年来，应用知识图谱分析来对研究现状与热点进行分析，开始在越来越多的领域中得到应用[5]。本文的数据处理是采用CiteSpace5.1.R8 SE版本的软件，应用其CNKI与CSSCI数据分析版块。

1.2 文献来源

本文的研究范围涵盖整个铟产业的上下游部分，以及与金属铟相关的各个领域，以期对国内目前金属铟相关研究的整体状况进行把握。所以本文的数据通过对中国期刊全文数据库（CNKI总库）收录的全部期刊进行检索、甄别得到，以保证研究数据的全面与广泛。本文获取研究数据的具体步骤如下：

（1）进入CNKI总库，选择SCI来源期刊、EI来源期刊、核心期刊、CSSCI来源期刊，时间选择为1992年至2017年，以“铟”为主题进行检索，共得到相关文献3 613篇；

（2）并对检索结果进行整理、去重、删除不相关条目；

（3）将所得文件进行逐条阅读，删除与本文研究方向相关度低的文献；

（4）最终得到文献2 542篇，将文献信息以CiteSpace目标格式保存，便于下一步分析及研究的展开。

2 结果分析

2.1 文献发表的时间分析

根据数据文献发表的年份与数量，绘制文献发表分布曲线，如图1所示：

通过图1，可以看出国内关于金属铟的研究发展可以分为三个时期：初始期（1992-2003年）、发展期（2004-2007年）、平稳期（2008-2017年）。在初始期，每年发表的文献数量在30～50篇之间徘徊；发展期中，每年发表的文献数量持续上升，在2007年达到153篇；进入稳定期后，每年发表的文献数量开始在起伏中缓慢增加，而在最近的2017年下降至142篇。

图1 1992-2017年国内铟产业相关文献发表分布曲线

由图1所示的三个时期，与国内金属铟市场的发展是高度吻合的。国内铟市场大体可以划分为如下几个阶段：

阶段一，20世纪90年代以前，国内对于金属铟的需求和生产都很少，基本未形成规模市场，这也不能有效地推动铟相关研究的展开。

阶段二，从20世纪90年代初开始，国内对于铟的应用领域开始拓展，铟的产量也开始增加，但总体上呈现供不应求的局面。在这一阶段，国内铟的相关研究围绕着铟的生产领域开始逐渐发展。

阶段三，进入21世纪之后，铟的应用领域不断拓展，市场上对铟的需求量激增，铟的产量也逐年增加，铟市场的发展也有效地推动了关于铟的研究的展开。这一阶段即对应了金属铟研究的发展期。

阶段四，在2006年之后，中国凭借铟储量优势，原生铟与再生铟的产量均达到较高的水平，但国内对于铟的中下游应用技术处于瓶颈期，只能生产低端产品，高端产品基本依靠进口，这就造成了铟市场供大于求的局面，铟价格开始了长达十余年的下跌。相应的，国内的铟产业研究也进入了平稳期[6]。

2.2 文献关键词分析

文献的关键词是对文献内容的高度概括和浓缩，如果某些关键词在某个时期的某个研究领域多次出现，那这些关键词显然可以代表这一领域的研究热点。图2所示是对数据文献进行分析后得到的科学知识图谱，图中共有470个节点，980条连线，网络密度为0.0089。在图2的科学知识图谱中，可以看到每个高频关键词对应一个节点，节点的大小与关键词出现的频次成正比，节点之间的连线表示其共现关系；每个节点外都存在多个年轮，每个年轮代表关键词出现的时间，由内而外的年轮表示的时间由远及近。图2中的某些关键词，比如“薄膜”“氧化铟锡”“铟锡氧化物”“磁控溅射”“铜铟镓硒”等，这些关键词对应的节点存在清晰而突出的紫色外环，说明这些关键词具有较高的“中介中心度”，中介中心度是反映关键词重要性的指标，一个关键词的中介中心度越高，表示其控制的关键词之间的信息流越多，该关键词即为该领域的研究热点。

表1 1992-2017年国内铟产业相关文献高频关键词

图2 1992-2017年国内铟产业相关文献高频关键词图谱

通过表1与图2，可以得到出现频率最高的20个高频关键词。根据科学知识图谱的分析，以及各高频关键词所属的领域不同，可以将其划分为几个组合，结合图谱分析各个组合下的高频关键词，可以得到铟产业相关研究的热点领域。

（1）薄膜、氧化铟锡、ITO、ITO薄膜、铟锡氧化物、氧化铟、薄膜晶体管。这一组的关键词代表的是ITO靶材研究领域，ITO是金属铟消耗最大的领域，其主要成分是氧化铟锡。ITO可制成的 ITO导电玻璃被大量地应用于液晶显示器（LCD）、触摸屏、等离子体显示器（PDP）、有机发光平面显示器（OLED）等。ITO靶材技术一直掌握在日本、韩国等少数企业手中，而中国过去的ITO靶材技术自主研发进展缓慢，造成技术限制，导致中国生产的ITO靶材主要供应低端市场[7]。鉴于此，近年来中国企业加快了ITO靶材技术的研发和引进，国内ITO靶材生产企业从2014年开始相继突破瓶颈，中低端靶材开始大规模的生产，目前已经突破200吨/年，随着各靶材生产企业技术的不断提升，突破高端靶材的生产技术已经是可以预期的，通过科学知识图谱的分析也可以看出国内对于ITO高端靶材的研究在不断推进。

（2）磁控溅射、铜铟镓硒、电沉积、太阳能电池、透明导电薄膜。这一组的关键词代表的是第三代太阳能电池研究领域。第三代太阳能电池就是铜铟镓硒（CIGS）等化合物薄膜太阳能电池及薄膜Si系太阳能电池。CIGS电池具有性能稳定、抗辐射能力强的特点，光电转换效率目前是各种薄膜太阳电池之首，CIGS电池具有与多晶硅太阳能电池接近的效率，并具有低成本和高稳定性的优势，并且产业化瓶颈已经突破，呈现出蓬勃发展的态势。根据科学知识图谱分析，铜铟镓硒（CIGS）太阳能的研究热度已经超过ITO靶材，成为当前国内研究热点。在2017年，全球铟需求稳定增长，消费正重点向中国转移，引发铟价上涨的直接原因很可能来自第三代太阳能电池（铜铟镓硒CIGS）的技术革新。有学者认为CIGS薄膜太阳能电池对铟的需求正在追赶ITO靶材，成为铟需求的主要新市场，产能的增加将有效拉动铟市场发展[8]。

（3）在前20位的高频关键词中，与铟冶炼相关的关键词仅有两个，即浸出、萃取，都为原生铟冶炼领域。且关键词对应的节点外环也并不突出，说明目前铟冶炼技术相关的研究已经不再是国内研究的热点，国内的铟产业相关研究热点已经转向高新技术研究。

（4）磷化铟和锑化铟都是半导体领域的关键词，是重要的电子动能材料，中国作为5G技术的领跑者，在2018年将进入5G预商用阶段，含铟半导体作为5G通信设备不可缺少的材料，随着5G时代的到来，铟的需求将会飞速增加，这将有力地带动国内的铟的需求，也对国内铟的研究发展起到推动作用。

（5）电感耦合等离子体质谱法、微波消解、掺杂、光致发光等关键词，分别属于铟检测与含铟新材料开发领域，虽然属于高频关键词，但通过科学知识图谱分析，其并不属于研究热点，但也表现出国内铟产业相关研究正向着多元化、新技术方向发展。

2.3 发文机构分析

表2与图3是对国内铟产业相关文献高产研究机构的分析结果。在图3所示的科学知识图谱中，每个机构名称都对应一个节点，节点越大即该机构发文数量越多；节点间的连线表示研究机构之间的合作，连线越粗，则各机构在文献中的共现就越频繁。图中共有2 258个节点，1 564条连线，网络密度仅为0.0006，各研究机构之间节点连线较少。说明各研究机构间联系并不紧密，机构间缺少合作与联系，学术交流有待加强。

结合表2与图3，可以得出在铟相关研究领域重要的机构有：广西大学化学化工学院、昆明理工大学冶金与能源工程学院、中南大学化学化工学院、中国科学院半导体研究所、中南大学冶金科学与工程学院、中国科学院研究生院、北京有色金属研究总院、中国地质科学院矿产资源研究所、中国科学院大学等，都是在冶金、化工、半导体、矿物工程等领域硕果累累的国内知名研究机构，各自都代表着铟研究领域的重要方向。

根据结果分析，这几所机构中发文最多的两所研究机构：广西大学化学化工学院与昆明理工大学冶金与能源工程学院，分别位于国内铟储量最高的云南及储量第二的广西[9]，说明机构所在地的铟储量优势，对于研究机构的铟相关领域研究的展开与推进可以起到有力的支持和推动作用。文山学院地处文山苗族壮族自治州，是整个云南省铟储量最集中的地区[1]，而文山学院作为基层科研机构，本身具有冶金技术的专业支撑，应该有效利用当地的铟储量优势，积极与当地企业展开产学研合作，大力推进铟相关研究展开与推进，形成科研优势，也有助于推进特色优势专业的建设。

表2 1992-2017年国内铟产业相关文献高产研究机构

图3 1992-2017年国内铟产业相关文献高产研究机构图谱

3 结论与思考

本文利用CiteSpace的信息可视化技术，通过来自CNKI总库的2542篇文献考察铟产业相关文献的发文数量分布、高频关键词、发文机构，对中国铟产业的研究现状与发展进行了梳理与分析。结果显示：

（1）国内的铟相关领域研究热点由过去的生产技术研究转向当前高新技术领域，对于ITO高端靶材的技术研究不断推进，即将突破瓶颈；以铜铟镓硒（CIGS）为代表的第三代太阳能电池的研究热度已经超过ITO靶材，成为当前国内新的研究热点；含铟半导体、新材料等领域的研究也在持续发展，代表着国内铟产业相关研究正向着多元化、新技术方向发展。

（2）通过对国内铟产业相关文献高产研究机构的分析，发现目前国内研究机构存在合作与联系较弱的现象，在当前形势下，研究机构间应大力推进学术交流，把握机会寻求突破。由科学知识图谱分析可知，研究机构所在地的铟储量优势，对于研究机构的铟相关领域研究的展开与推进可以起到有力的支持和推动作用，文山学院应该有效利用当地的铟储量优势，结合冶金技术的专业支撑，积极与当地企业展开产学研合作，大力推进铟相关研究展开与推进，形成科研优势，也有助于推进特色优势专业的建设。