摘要

基于文獻計量學(xué)與信息可視化分析，對全球腐蝕與防護領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢進行了分析。通過檢索1997~2017年間SCI-E數(shù)據(jù)庫，得到腐蝕與防護領(lǐng)域相關(guān)文獻106127篇，從發(fā)表年度與發(fā)表語言、發(fā)表國家、發(fā)表類型與期刊貢獻、科研機構(gòu)、學(xué)科類別和關(guān)鍵詞等6個方面對檢索結(jié)果進行定量、定性分析。結(jié)果表明，該領(lǐng)域文獻輸出總量呈現(xiàn)出持續(xù)快速增長趨勢。其中，中國的文獻輸出最多，文獻輸出增長速率最快；美國的h-index與平均每項被引次數(shù)兩項綜合最高；中國科學(xué)院是該領(lǐng)域文獻輸出最多的機構(gòu)；《Corrosion Science》和《Electrochimica Acta》是該領(lǐng)域影響力最大的期刊，英語是該領(lǐng)域最通用的語言。近幾年該領(lǐng)域研究的熱點研究方向主要為材料科學(xué)、冶金/冶金工程、工程學(xué)、化學(xué)、物理、電化學(xué)；研究的熱點內(nèi)容主要有：鋁合金、不銹鋼、管線鋼、鎳鉻合金、鋼筋混凝土等材料的腐蝕行為；通過一些特殊的處理手段 (表面改性、熱處理、微弧氧化、電沉積、等離子電解氧化等) 提高涂料、涂層的性能，同時不斷發(fā)現(xiàn)一些新型材料；研究薄膜制備及性能優(yōu)化。

關(guān)鍵詞： 文獻計量學(xué) ; 信息可視化分析 ; 腐蝕與防護

腐蝕科學(xué)的早期發(fā)展比較緩慢。1800年，意大利物理學(xué)家Volta發(fā)現(xiàn)了原電池原理；1830年，De La Rive提出了金屬微電池腐蝕的概念；1910年，防腐涂料問世[1]。而對腐蝕的電化學(xué)本質(zhì)的研究則是開始于20世紀(jì)初期。首先，Whitney提出腐蝕金屬表面形成的電池電動勢控制著腐蝕速度；1932年，英國冶金科學(xué)家Evans通過實驗證明了這種電池，并繪制了腐蝕極化圖，提出金屬腐蝕的電化學(xué)基本規(guī)律，推動了電化學(xué)腐蝕的動力學(xué)研究，腐蝕科學(xué)真正意義上得以建立[2]。

今天，腐蝕科學(xué)作為一門應(yīng)用科學(xué)，有兩個特征：第一，腐蝕科學(xué)是多學(xué)科交叉的邊緣科學(xué)，其發(fā)展需要不同學(xué)科的科學(xué)工作者協(xié)同合作；第二，腐蝕科學(xué)涉及各個生產(chǎn)領(lǐng)域，其發(fā)展對于國民經(jīng)濟有重要意義[3]。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年因金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟損失約7000~10000億美元，工業(yè)發(fā)達的國家尤為嚴(yán)重，由金屬腐蝕引起的直接經(jīng)濟損失約占國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值的2%~4%。比如，英國近年來因腐蝕造成的年損失達100億英鎊，占GDP的3.5%；德國的年損失約為450億德國馬克，占GDP的3.0%；美國年腐蝕損失達3000多億美元，占GDP的4.2%。中國2014年的腐蝕損失達到21278億人民幣，占GDP的3.34%[4]。

腐蝕對經(jīng)濟、環(huán)境、安全的巨大影響使得各國投人巨大的人力和經(jīng)費從事腐蝕防護領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究。同時又由于腐蝕科學(xué)涉及物理化學(xué)、金屬學(xué)、電極過程動力學(xué)、材料學(xué)、固體物理與表面科學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，對腐蝕科學(xué)的研究會涉及到多種學(xué)科中的科學(xué)前沿問題[3]。綜上原因，腐蝕與防護領(lǐng)域相關(guān)的文獻輸出經(jīng)歷了一個爆炸式增長的過程，從早期年輸出量少于100篇[5]到目前年輸出量超過9000篇。然而，盡管該領(lǐng)域有如此高的文獻輸出量，對該領(lǐng)域的文獻進行系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析的文章卻非常少，僅有Frankenthal[6]分析了腐蝕對電化學(xué)相關(guān)出版物的貢獻，F(xiàn)ang等[7]對1997~2007年間全球腐蝕領(lǐng)域的文獻進行了文獻計量學(xué)分析。根據(jù)其他學(xué)科領(lǐng)域?qū)ξ墨I進行數(shù)據(jù)分析的文章來看，腐蝕與防護領(lǐng)域的文獻數(shù)量和質(zhì)量是衡量該領(lǐng)域研究水準(zhǔn)的重要指標(biāo)，數(shù)據(jù)分析十分必要，它是了解該領(lǐng)域研究現(xiàn)狀、競爭力和熱點的一個重要渠道。

對于如何研究一門學(xué)科的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，許多學(xué)者認為大量閱讀該學(xué)科領(lǐng)域的相關(guān)文獻是必要的[8]。然而，對于科研工作者來說，徹底地閱讀一個領(lǐng)域所有的出版物是困難且?guī)缀醪豢赡芡瓿傻模绕鋵τ趧倓傔M入該領(lǐng)域的研究者。當(dāng)然，這個問題也同樣存在于腐蝕與防護領(lǐng)域。所以，隨著腐蝕與防護領(lǐng)域文獻輸出量的持續(xù)增長，有必要通過一個特殊的手段來總結(jié)現(xiàn)有的文獻，以評估該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢[9]。

文獻計量學(xué)是一種基于數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)的文獻分析方法，幫助人們獲得文獻信息的同時避免了人們大量閱讀文獻[10]。通過量化一些對象，例如出版物、國家、機構(gòu)、作者、期刊、文獻類別和關(guān)鍵詞等，文獻計量分析可以定性、定量地評估一個特定研究領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[11]。而文獻計量學(xué)的缺點是不能直觀地呈現(xiàn)出合作關(guān)系與共生網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。信息可視化分析是一種可以將原始文獻的復(fù)雜關(guān)系以直觀方式傳達的手段和方法[12]。雖然信息可視化分析不方便做定量分析，但其網(wǎng)絡(luò)分析的特點可以與文獻計量學(xué)方法互補。

本文的目的是通過文獻計量學(xué)與信息可視化分析相結(jié)合的方式對腐蝕與防護領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢做一個系統(tǒng)的分析。使用不同的工具全方位的對1997~2017年間腐蝕與防護領(lǐng)域的科學(xué)引文索引擴展版 (SCI-E)文獻做一個定量、定性分析。具體來說，分析了文獻發(fā)表年度與發(fā)表語言、文獻發(fā)表國家、文獻發(fā)表類型與期刊貢獻、科研機構(gòu)、學(xué)科、關(guān)鍵詞等6個方面。此研究可以對初入腐蝕防護領(lǐng)域的學(xué)者提供借鑒，可以幫助腐蝕與防護領(lǐng)域相關(guān)科研工作者了解該領(lǐng)域研究現(xiàn)狀、研究熱點和發(fā)展趨勢，同時，此研究所提供的文獻計量學(xué)與信息可視化分析相結(jié)合的方法可以應(yīng)用于其它學(xué)科領(lǐng)域。

1 文獻來源與研究方法

1.1 文獻來源

本文的文獻數(shù)據(jù)基于ISI Web of Science引文文摘索引數(shù)據(jù)庫的網(wǎng)絡(luò)在線版本Science Citation Index Expanded (SCI-EXPANDED) 數(shù)據(jù)庫。SCI數(shù)據(jù)庫是1961年由美國科學(xué)信息研究所 (Institute for Scientific Information，簡稱 ISI) 在美國費城創(chuàng)辦的引文數(shù)據(jù)庫，它是國際公認的進行科學(xué)統(tǒng)計與科學(xué)評價的主要三大科技文獻檢索工具之一 (其余兩個為EI工程索引、ISTP科技會議錄索引數(shù)據(jù)庫)，也是文獻計量學(xué)的重要工具[13]。SCI數(shù)據(jù)庫收錄全世界出版的自然科學(xué)各學(xué)科的核心期刊約3500種。1997年推出的SCI WEB版本SCI-E，收錄了5600多種來源期刊。本文利用SCI-E數(shù)據(jù)庫對1997~2017年間腐蝕與防護領(lǐng)域的SCI-E論文進行了文獻計量學(xué)分析與信息可視化分析，對于檢索到的文獻，忠于SCI-E數(shù)據(jù)庫的原始數(shù)據(jù)，不添加任何個人的判斷、經(jīng)驗、興趣和邏輯[7]。

1.2 分析方法和工具

本文基于文獻計量學(xué)和信息可視化分析，從文獻角度對腐蝕與防護領(lǐng)域1997~2017年之間的SCI-E論文進行了定量、定性分析，分析對象包括6個方面：文獻發(fā)表年度與發(fā)表語言、文獻發(fā)表國家、文獻發(fā)表類型與期刊貢獻、科研機構(gòu)、學(xué)科類別以及關(guān)鍵詞。通過用“corrosion”作為搜索主題的關(guān)鍵詞用以代表與腐蝕防護領(lǐng)域相關(guān)的文獻，布爾邏輯算符“OR”、“AND”經(jīng)過Web of Science高級搜索功能進行組配確定關(guān)鍵詞的檢索式，檢索年限設(shè)置為1997~2017年，得到106127篇文獻。對檢索結(jié)果運用Microsoft Excel 2010、Histcite、VOSviewer和CiteSpace等軟件進行分析與數(shù)據(jù)統(tǒng)計。文中對期刊影響因子 (IF) 的分析從ISI在2017年的期刊引用報告 (JCR) 獲得。JCR是1976 年ISI 在 SCI 基礎(chǔ)上提供的一套統(tǒng)計數(shù)據(jù)，可以提供科學(xué)期刊被引用情況、發(fā)表論文數(shù)量以及論文的平均被引用情況。IF的高低，在一定程度上可以反映一個期刊的影響力。合作類型由作者的地址決定，其中“單獨發(fā)表”指文章中作者的地址是來自同一個國家，“國際合作”指文章中作者地址來自不同的國家[14]。

2 結(jié)果與討論

2.1 文獻發(fā)表年度與發(fā)表語言

本文對1997~2017年間全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻的發(fā)表數(shù)量和發(fā)表年份進行了統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果如圖1。可以看出，1997~2017年間，全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻輸出總量呈現(xiàn)出持續(xù)快速增長趨勢，從1997年的2526篇增長至2017年的9682篇，年平均增長率7.33%，表明各國家與科研工作者對該領(lǐng)域研究熱度的持續(xù)升溫，這與各國持續(xù)投入巨大的人力和經(jīng)費從事腐蝕防護領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究有關(guān)。尤其在2012年以后，該領(lǐng)域全球SCI-E文獻輸出量年平均增長率增長明顯，增長率為8.77%。按照此增長速率，2020年該領(lǐng)域全球SCI-E文獻輸出量有望達到12460篇。

圖1   1997~2017年全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻輸出總量年增長趨勢圖

同時，在得到的106127篇文獻中，有95.53%的文獻是以英文發(fā)表，表1匯總了所有發(fā)表文獻的語言以及其對應(yīng)的所占比例。除排名第一的英語外，排名前十的其余九種語言依次為漢語 (101346；1.75%)，德語 (760；0.72%)，日語 (549；0.52%)，西班牙語 (383；0.36%)，法語 (199；0.19%)，葡萄牙語 (190；0.18%)，韓語 (148；0.14%)，羅馬利亞語 (131；0.12%)，俄語 (122；0.12%)。可以看出，英語是腐蝕與防護領(lǐng)域最通用的語言，英文文獻占到總SCI-E文獻發(fā)表量的95%以上，這與Fang等[7]統(tǒng)計的1992~2007年間英文文獻占全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻的93.7%接近。與表2中各國在該領(lǐng)域發(fā)表的SCI-E文獻總量形成對比的是，文獻輸出前五的國家中，中國、德國、印度、日本都不是以英語作為第一語言，卻主要將他們的文章投向了英文期刊，其中有很大一部分原因是英語作為世界上使用最廣泛的語言，英文文獻更容易被全世界科研工作者閱讀和理解。

表1   1997~2017年間全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻發(fā)表語言分布

表2   1997~2017年間全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻輸出量排名前15國家

這個情況不僅出現(xiàn)在腐蝕與防護領(lǐng)域，Hsieh等[15]在動脈導(dǎo)管未閉治療的文獻計量分析中指出，1991~2002年間，藥物相關(guān)文獻中英文占95.4%，外科相關(guān)文獻中英文占到91.45%，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域英文文獻占總文獻輸出91%以上[16]。Chiu等[17]在對海嘯的文獻計量分析中指出，1991~2004年間，英文文獻占總文獻輸出的95%。Garfield等[18]在對微生物學(xué)的研究中指出，英文文獻占總文獻輸出的90%~95%。但英文文獻也不是在所有的領(lǐng)域中都能占到如此高的比例，Chiu等[19]在順勢療法的文獻計量分析中指出，1991~2003年間，英文文獻所占比例同樣很高卻只有76%，原因是因為順勢療法起源于德國，德國在這方面研究比較多。可以看出，英文文獻雖然占了很高的比例，一個國家在某個領(lǐng)域研究的成熟程度卻也起到了一定的決定作用。而不可否認的是，英文文獻預(yù)計會在未來的文獻輸出中占到越來越高的比例，原因是在ISI收錄的雜志中，越來越多的雜志選擇用英文發(fā)表[17]。同時在國際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表科研論文，是各國科研工作者與國際同行交流、取得國際影響的必經(jīng)之路。所以，要想在腐蝕與防護領(lǐng)域取得一定的科研成就，自己的研究成果被國際同行所關(guān)注且期望獲得一定的國際影響力，各國科研人員選擇將文章投向英文期刊會是一種途徑和趨勢。

2.2 文獻發(fā)表國家

表2呈現(xiàn)了1997~2017年全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻輸出量排名前15的國家。得到的106127篇文獻覆蓋了126國家，有2439篇文獻 (2.298%) 沒有地址信息。在103688篇有效文獻中，中國在該領(lǐng)域SCI-E文獻輸出量為22291篇，對該領(lǐng)域全球SCI-E文獻貢獻量排名第一，所占比例21.01%；其次是美國，文獻輸出量15132篇，所占比例14.26%。中國和美國對該領(lǐng)域SCI-E文獻輸出量的貢獻就占到了全球總輸出量的1/3以上。排名前十的其余八個國家依次為德國 (6483；6.11%)，印度 (6448；6.08%)，日本 (6227；5.87%)，法國 (5071；4.78%)，英國 (4487；4.23%)，韓國 (4111；3.88%)，加拿大 (3758；3.54%) 和西班牙 (3331；3.14%)。同時，隨著知識體系的擴大，國際科研合作也變得頻繁，國際科研合作有助于各國科研人員集中全球熱點問題與雙方共同關(guān)注的領(lǐng)域，開展具有全球影響力的合作研究[20]。表2同樣統(tǒng)計了發(fā)文量排名前15個國家的國際合作情況。可以看出，英國、澳大利亞、法國、德國、西班牙、意大利這幾個國家國際間合作發(fā)表的文章量要多于本國單獨發(fā)表的文章量，表明絕大多數(shù)發(fā)達國家在該領(lǐng)域的研究工作上更傾向于與其他國家進行合作。單獨發(fā)表占自己國家總發(fā)文量比例比較高的幾個國家中，發(fā)展中國家占了大多數(shù)，比如中國、印度、伊朗等國，表明這些國家在該領(lǐng)域的研究大多數(shù)還處于比較基礎(chǔ)的階段。中國的情況比較特殊，由于總發(fā)文量基數(shù)較大，從事該領(lǐng)域研究的科研機構(gòu)和科研人員的科研水平有著較大的差異。不得不提的是，中國和美國不管是單獨發(fā)表還是國際合作，其在發(fā)文量上相比其他國家還是占有巨大優(yōu)勢，這兩個國家對該領(lǐng)域貢獻是比較顯著的。

為直觀展現(xiàn)各國家/地區(qū)在腐蝕防護領(lǐng)域的合作情況，圖2示出了2015~2017年間全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻輸出量排名前20國家聚類網(wǎng)絡(luò)圖。圖中，圓圈大小與發(fā)文量成正比，線的密集強度反映各國之間的合作情況，不同的年度對應(yīng)不同顏色。圖中圓圈的大小反映的內(nèi)容與表2中量化的結(jié)果基本一致，可以直觀看出隨著各國科研水平的提高以及對腐蝕與防護領(lǐng)域相關(guān)知識體系研究的深入，近幾年國際間的合作已經(jīng)變得越來越頻繁，各國科研人員越來越傾向于與其他國家的學(xué)者協(xié)同完成該領(lǐng)域前沿?zé)狳c問題的研究。

圖2   2015~2017年間全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻輸出量排名前20國家聚類網(wǎng)絡(luò)圖

從各國家文獻輸出總量可以看出該國對腐蝕防護領(lǐng)域總的貢獻程度，但考慮到各個國家科研人員科研水平的差異，不能單單以總發(fā)文量分析一個國家在該領(lǐng)域的整體研究水平。所以，在此基礎(chǔ)上，為了更直觀得出各國發(fā)文量的變化情況，本文統(tǒng)計了1997~2017年全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻輸出排名前7個國家的年發(fā)文量的變化情況，如圖3所示。這7國總的文獻輸出量接近全球總文獻輸出量的2/3，達到62.34%，因此其每年文獻輸出量的變化情況具有代表性。

圖3   1997~2017年全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻輸出前7國家年發(fā)文量變化圖

從圖中可以看出，代表發(fā)展中國家的中國和印度，在該領(lǐng)域文獻輸出的年增長速率要明顯高于其它5個發(fā)達國家的平均水平，尤其以中國最為明顯。2000年左右中國在該領(lǐng)域年文獻輸出量便呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長，2006年的年文獻輸出量超過美國 (2005年中國537篇，美國634篇；2006年中國649篇，美國607篇)。在此之后，無論是在該領(lǐng)域年SCI-E文獻輸出量，還是文獻增長率，均排名全球第一。2017年中國在該領(lǐng)域SCI-E文獻輸出量更是達到3420篇，約為美國3倍 (1204篇) 以及其余5個國家平均文獻輸出量的8倍。同樣的情況也發(fā)生在印度。印度近幾年在該領(lǐng)域年SCI-E文獻輸出量增長明顯，2017年在該領(lǐng)域文獻輸出量為621篇，僅低于中國和美國。照此發(fā)展，很有可能在未來超過美國。相比發(fā)展中國家，代表發(fā)達國家的其余5國在該領(lǐng)域年SCI-E文獻輸出量增長緩慢，僅美國有較為明顯的增長趨勢。綜合各方面因素，可以分析得出：發(fā)達國家在該領(lǐng)域研究相對比較前沿，科研平均水平高于發(fā)展中國家，這也能從圖4中h-index與每項平均被引次數(shù)看出。發(fā)展中國家的優(yōu)勢在于其每年巨大的文獻輸出量與眾多的研究團隊，加上國家在這些基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的持續(xù)投入，對該領(lǐng)域的貢獻以及研究水平會越來越接近全球的領(lǐng)先水平。

圖4   1997~2017年間全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻發(fā)表數(shù)前15國家的h-index與平均被引次數(shù)統(tǒng)計圖

研究一個領(lǐng)域全球SCI-E文獻輸出總量可以直觀反映該領(lǐng)域的整體發(fā)展情況以及各個國家在該領(lǐng)域的投入情況，而從檢索結(jié)果中通過創(chuàng)建引文報告，分析一個國家的h-index值與平均被引次數(shù)可以從另一個角度看出一個國家科研水平的高低 (h-index值基于以“被引頻次”計數(shù)降序排列的出版物列表，值為h的索引表明有h篇文獻已被引用至少h次；每項平均引用次數(shù)為被引頻次總計除以集合中的結(jié)果數(shù))。

圖4是1997~2017年全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻發(fā)表數(shù)前15國家的h-index值與平均被引次數(shù)統(tǒng)計圖。可以看出，美國、德國、法國、英國、加拿大、澳大利亞等發(fā)達國家的h-index值與平均被引次數(shù)比較均衡且處于一個比較高的水平，表明這些國家的研究工作給在該領(lǐng)域其它研究團隊的后續(xù)研究帶來了更多的啟發(fā)與幫助，也代表了這幾個國家在該領(lǐng)域的科研水平、科學(xué)家學(xué)術(shù)影響力或者期刊學(xué)術(shù)水平上處于國際前列。其中，h-index值排在前5位的國家是美國 (188)，中國 (140)，德國 (132)，法國 (116)，英國 (113)。平均被引量排在前5的國家是澳大利亞 (24.93)，美國 (22.34)，英國 (21.27)，法國 (20.89)，德國 (20.35)。由于h指數(shù)能夠比較準(zhǔn)確地反映學(xué)術(shù)成就，h指數(shù)越高，表明論文影響力越大。平均被引量可以反映平均的研究水平。可以明顯觀察到的是，中國的h-index值排在第二，每項平均被引次數(shù)卻處于中等水平；澳大利亞的每項平均被引次數(shù)排在第一，h-index值處于中等水平；美國的h-index與平均每項被引次數(shù)兩項綜合最高。在此需要說明的是，由于中國、美國發(fā)文量較大，無法做出引文報告，圖4中中國與美國的h-index與平均被引次數(shù)數(shù)據(jù)是根據(jù)公式計算而來。

2.3 文獻發(fā)表類型與期刊貢獻分布

對于2011~2017年間全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻發(fā)表數(shù)前10國家h-index與年平均每項被引次數(shù)的數(shù)據(jù)由表3已經(jīng)給出。讀者可以從每年各國的h-index值與每項平均被引次數(shù)之間的對比獲取對應(yīng)國家之間信息。至于為什么2011年后每年的h-index值與平均被引次數(shù)都在下降，可以從“睡美人”的觀點得到解釋：一些重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和成果沒有被當(dāng)時科學(xué)共同體的其他成員所接受而受到忽視；幾年后，這些成果才被人們重新發(fā)現(xiàn)，也即遲滯承認現(xiàn)象[21]。

表3   2011~2017年全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻發(fā)表數(shù)前10國家h-index與年平均被引次數(shù)統(tǒng)計表

表4列出了1997~2017年間ISI識別的全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻發(fā)表類型分布，共列舉出18種文獻類型，其中論文 (100373篇) 是最常用的文獻類型，占到總發(fā)表文獻的94.609%；剩下17種文獻類型中文獻量超過500篇的有會議文獻 (10154；9.571%)，綜述 (2914；2.747%)，社論材料 (1227；1.157%)，新聞 (517；0.487%)，會議摘要 (508；0.479%)。有部分文獻的文獻類型不止一種，故統(tǒng)計的18種文獻類型所占比例總和要大于1。通常情況下，只有統(tǒng)計的100373篇原始論文用于進一步的文獻計量學(xué)分析，其余文獻類型應(yīng)被剔除。本文中，考慮到分析文獻時間跨度大，文獻數(shù)量較多，其余文獻類型也能在一定程度上反映該領(lǐng)域的發(fā)展情況，故對除論文以外文獻類型的影響程度忽略不計。文獻類型一定程度上反映了本領(lǐng)域全球科研工作者的發(fā)文偏好，而作者投稿所選期刊在一定程度上也反映其自身的科研水平。

表4   1997~2017年全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻發(fā)表類型分布

表5統(tǒng)計了1997~2017年全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻發(fā)表排名前20的期刊。可以看出，接受該領(lǐng)域文獻最多的5個雜志為《Corrosion Science》、《Surface & Coatings Technology》、《Electrochimica Acta》、《Corrosion》、《Journal of the Electrochemical Society》。考慮到各期刊接收該領(lǐng)域文獻數(shù)量多少并不能代表該期刊的真實影響力，在文獻接收量基礎(chǔ)上，統(tǒng)計了各期刊2017年期刊影響因子以及近5年期刊影響因子平均值。從統(tǒng)計結(jié)果來看，接受該領(lǐng)域文獻數(shù)前20期刊2017年期刊影響因子最高的3個期刊依次為《Electrochimica Acta》、《Corrosion Science》、《Applied Surface Science》。近5年期刊影響因子平均值最高的3個期刊依次為《Corrosion Science》、《Electrochimica Acta》、《Construction and Building Materials》。從2017年期刊影響因子的統(tǒng)計結(jié)果與近5年期刊影響因子平均值統(tǒng)計結(jié)果對比來看，期刊影響因子超過3的期刊中，《Electrochimica Acta》、《Journal of the Electrochemical Society》、《Applied Surface Science》、《Journal of Alloys and Compounds》這4個期刊的期刊影響因子處在上升階段，而《Corrosion Science》、《Materials Science and Engineering：A-structural》、《Construction and Building Materials》這3個期刊的影響因子有所降低。綜合該領(lǐng)域文獻接收量和影響因子，《Corrosion Science》和《Electrochimica Acta》是該領(lǐng)域影響力最大的期刊。需要補充的是，2006年開始，《Materials Science Forum》在Web of Science上沒有文獻收錄，無法統(tǒng)計該期刊2017年期刊影響因子與近5年期刊影響因子平均值。

表5   1997~2017年全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻接收量排名前20期刊

2.4 科研機構(gòu)分布

在得到的106127篇文獻中，有103559條記錄來自于29954個機構(gòu)，有2569條記錄不包含機構(gòu)信息。其中，發(fā)文量超過100篇的機構(gòu)有316家，占到總機構(gòu)數(shù)的68.37%；發(fā)文量超出500的機構(gòu)有15家，占到總機構(gòu)數(shù)的13.15%。表6展示了1997~2017年與2015~2017年全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻輸出量排名前20的機構(gòu)，圖5展示了2015~2017年間全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻輸出量排名前20機構(gòu)聚類網(wǎng)絡(luò)圖。對2015~2017年間作分析是想對比得到近幾年在該領(lǐng)域新出現(xiàn)比較活躍的機構(gòu)。從統(tǒng)計結(jié)果中可以看出，發(fā)文量排名前20的機構(gòu)中，中國的科研機構(gòu)或者大學(xué)占了絕大多數(shù)，尤其在2015~2017年間，文獻輸出排名前9的機構(gòu)均來源于中國，與圖3中國近幾年在該領(lǐng)域文獻輸出量的迅速增長一致，一定程度上反映出該領(lǐng)域在中國的研究熱度遠高于其他國家，也顯示出中國近幾年在腐蝕與防護領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。但圖4“>圖4中中國的平均被引次數(shù)和h-index值并不是最高，也反映出中國各研究機構(gòu)研究水平還需要提高的一個事實。從機構(gòu)的角度來看，中國科學(xué)院是文獻輸出量最多的機構(gòu)，1997~2017年間發(fā)文總量為3639篇，占到總機構(gòu)數(shù)的3.43%；2015~2017年間發(fā)文總量為1273篇，占到總機構(gòu)數(shù)的4.65%。造成這個現(xiàn)象的主要原因是中國科學(xué)院為中國自然科學(xué)最高學(xué)術(shù)機構(gòu)、自然科學(xué)與高技術(shù)綜合研究發(fā)展中心，在腐蝕與防護領(lǐng)域有著很專業(yè)的研究團隊。同時，發(fā)文量排名前5的國家 (中國、美國、德國、印度、日本) 中，只有日本的東北大學(xué)、印度的印度理工學(xué)院、美國的俄亥俄州立大學(xué)進入1997~2017年間發(fā)文前20機構(gòu)統(tǒng)計結(jié)果，印度理工學(xué)院和日本東北大學(xué)進入2015~2017年間發(fā)文前20機構(gòu)統(tǒng)計結(jié)果，可以得出結(jié)論：發(fā)文量排名前幾的國家中，中國、印度、日本在該領(lǐng)域的研究機構(gòu)比較集中，分析原因是這幾個國家在國內(nèi)有專門的研究機構(gòu)進行該領(lǐng)域的研究，而美國、德國等國雖然總的發(fā)文量很多，但在該領(lǐng)域的研究機構(gòu)卻比較分散。結(jié)合圖4”>圖4，還有一個原因是雖然美國、德國、印度、日本等國在該領(lǐng)域發(fā)文前20的機構(gòu)不多，但其發(fā)文的文章質(zhì)量較高。同時，從圖5中可以看出，隨著對腐蝕與防護領(lǐng)域相關(guān)知識體系研究的深入，近幾年機構(gòu)間的合作已經(jīng)變得越來越頻繁，圖中線的粗細與密集度反應(yīng)了機構(gòu)之間的合作強度。機構(gòu)之間的合作與國家之間的合作類似。

表6   1997~2017年間與2011~2017年間全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻輸出量排名前20機構(gòu)

圖5   2015~2017年間全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻輸出量排名前20機構(gòu)聚類網(wǎng)絡(luò)圖

2.5 文獻學(xué)科分布

學(xué)科的交叉是科學(xué)發(fā)展的原始動力之一[22]。又由于腐蝕科學(xué)是多學(xué)科交叉的邊緣科學(xué)，腐蝕科學(xué)涉及物理化學(xué)、金屬學(xué)、電極過程動力學(xué)、材料學(xué)、固體物理與表面科學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，對腐蝕科學(xué)的研究會涉及到多種學(xué)科中的科學(xué)前沿問題[3]。所以，分析與腐蝕科學(xué)領(lǐng)域相關(guān)的研究方向和學(xué)科類別，可以直觀了解與腐蝕科學(xué)領(lǐng)域聯(lián)系最為緊密的基礎(chǔ)學(xué)科，幫助剛進入該領(lǐng)域的科研工作者進行基礎(chǔ)知識的儲備，同時在一定程度上反映該領(lǐng)域的研究熱點。表7統(tǒng)計了1997~2017年間全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻研究方向分布，106127篇文獻中有效文獻105943篇。從統(tǒng)計結(jié)果可以看出，腐蝕與防護領(lǐng)域的研究方向主要為材料科學(xué)、冶金/冶金工程、工程學(xué)、化學(xué)、物理、電化學(xué)，這幾個研究方向的發(fā)文量均超過10000篇，遠多于其它研究方向，構(gòu)成了該領(lǐng)域熱點研究方向。

表7   1997~2017年間全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻研究方向分布

從腐蝕早期定義來看，腐蝕指金屬在周圍介質(zhì) (最常見的是液體和氣體) 作用下，由于化學(xué)變化、電化學(xué)變化或者物理溶解而產(chǎn)生的破壞[23]。后來隨著非金屬材料的迅速發(fā)展，比如聚合物[24]、無機復(fù)合材料[25]等，有人開始把腐蝕定義為“腐蝕是由于物質(zhì)與周圍環(huán)境作用而產(chǎn)生的損壞”。從腐蝕的定義可以看出，對腐蝕與防護領(lǐng)域的研究離不開物理、化學(xué)、電化學(xué)、物理化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的知識儲備。同時，腐蝕學(xué)科作為一門應(yīng)用學(xué)科，對材料的不斷研究，對工程技術(shù)的改良尤為重要，這點從該領(lǐng)域研究方向的統(tǒng)計結(jié)果就可以看出。在所有統(tǒng)計文獻中，有超過一半的文獻跟材料科學(xué)有關(guān)，有超過1/4文獻跟冶金/冶金工程有關(guān)。除了統(tǒng)計研究方向，本文還統(tǒng)計了1997~2017年間全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻學(xué)科類別分布，如表8所示。從統(tǒng)計結(jié)果來看，腐蝕與防護領(lǐng)域發(fā)文量超過10000篇的學(xué)科有材料科學(xué)、冶金/冶金工程、涂料/涂層、電化學(xué)。除了這幾個學(xué)科，應(yīng)用物理學(xué)、化學(xué)物理研究的也較多。分析學(xué)科類別與研究方向得出的結(jié)果基本一致，對材料、冶金工程、涂料涂層、電化學(xué)等方向的研究是該領(lǐng)域的重心所在。

表8   1997~2017年間全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻學(xué)科類別分布

2.6 關(guān)鍵詞

文獻的標(biāo)題和摘要對讀者判斷文獻的參考價值非常重要，而關(guān)鍵詞是文獻的關(guān)鍵信息和知識點。一般地，一篇文獻中作者列出的關(guān)鍵詞只有3~8個，但是它們卻在很大程度上能反映論文的主題內(nèi)容。在文獻計量學(xué)分析中，關(guān)鍵詞聚類分析是必不可少的一個環(huán)節(jié)。通過關(guān)鍵詞的定量、定性分析，可以了解一個領(lǐng)域目前的研究焦點，也會對科研人員就某個特定問題進行搜索提供較大的方便。考慮到1997~2017年間文獻量巨大，用以分析的關(guān)鍵詞不能很準(zhǔn)確地反映目前腐蝕與防護領(lǐng)域的研究焦點，所以，在關(guān)鍵詞的分析上，時間段設(shè)置為2015~2017年，得到近3年腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻27391篇。通過數(shù)據(jù)分析，共得到關(guān)鍵詞 (包含主題詞和自由詞) 17463個，對前60個關(guān)鍵詞做了定量分析，如表9所示。表9呈現(xiàn)了2015~2017年間全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻關(guān)鍵詞分布、每個關(guān)鍵詞對應(yīng)在文獻中出現(xiàn)的文獻數(shù)以及該關(guān)鍵詞對應(yīng)的本地引用次數(shù)與總引用次數(shù)。為了更清晰地呈現(xiàn)出這些關(guān)鍵詞的聚類關(guān)系，本文同樣繪制了2015~2017年間全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻前200關(guān)鍵詞聚類網(wǎng)絡(luò)圖，如圖6“>圖6，借此對腐蝕與防護領(lǐng)域的研究焦點進行分析。

表9   2015~2017年全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻關(guān)鍵詞分布

圖6   2015~2017年間全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻中前200關(guān)鍵詞聚類網(wǎng)絡(luò)圖

可以明顯看出的是，通過提取得到的關(guān)鍵詞在圖中被分成了4種不同的顏色，即4個不同的類別：

第一類 (紅色)：200個關(guān)鍵詞中，第一類包含77個。通過關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析表明，第一類中出現(xiàn)的關(guān)鍵詞主要跟材料的腐蝕行為有關(guān)，出現(xiàn)的關(guān)鍵詞主要有：腐蝕、行為、點蝕、局部腐蝕、大氣腐蝕、電化學(xué)腐蝕、高溫腐蝕、高溫氧化、熱腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂、氫脆、鈍化、開裂、擴散、變形、疲勞、生長等；出現(xiàn)的腐蝕介質(zhì)或材料主要有：304不銹鋼、合金、鋁合金、水溶液、Cl-、鉻、鋼筋混凝土、鎳、管線鋼、海水、不銹鋼、鋅等；出現(xiàn)的表征方法有：X射線衍射、建模等。

第二類 (綠色)：200個關(guān)鍵詞中，第二類包含了64個。通過關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析可見，第二類出現(xiàn)的關(guān)鍵詞主要跟防腐的一些措施和手段有關(guān)，出現(xiàn)的關(guān)鍵詞主要有：耐蝕性、生物相容性、電化學(xué)腐蝕、電沉積、薄膜、摩擦、熱處理、微弧氧化、等離子體電解氧化、表面改性、耐磨性等；出現(xiàn)的材料有生物材料、陶瓷、涂料、涂層、復(fù)合涂料、復(fù)合材料、Mg、鎂合金、納米復(fù)合材料、超薄薄膜、Ti、鈦合金、羥基磷灰石等。

第三類 (藍色)：200個關(guān)鍵詞中，第三類包含了38個。通過關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析可見，第三類出現(xiàn)的關(guān)鍵詞主要跟實驗用的材料和測試手段有關(guān)，出現(xiàn)的關(guān)鍵詞主要有：碳鋼、低碳鋼、鐵、銅、酸、氯溶液、鹽酸溶液、NaCl溶液、硫酸鹽還原菌、石油、電化學(xué)阻抗譜、電化學(xué)、阻抗、阻抗光譜學(xué)、極化、掃描電鏡等。

第四類 (黃色)：200個關(guān)鍵詞中，第四類包含了21個。通過關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析可見，第四類出現(xiàn)的關(guān)鍵詞主要跟防腐材料的性能有關(guān)，出現(xiàn)的關(guān)鍵詞主要有：性能、腐蝕保護、碳、薄膜、石墨烯、納米復(fù)合材料、有機涂料、聚苯胺等。

可以分析得出，近幾年研究的熱點主要有：第一，研究鋁合金、不銹鋼、管線鋼、鎳鉻合金、鋼筋混凝土等材料腐蝕行為，比如研究這些材料的點蝕、大氣腐蝕、電化學(xué)腐蝕、高溫腐蝕、熱腐蝕、晶間腐蝕、氫脆等行為；第二，通過一些特殊的處理手段 (表面改性、熱處理、微弧氧化、電沉積、等離子電解氧化等) 提高涂料/涂層的性能，同時不斷研制一些新型材料，比如生物材料、復(fù)合涂料、復(fù)合材料、石墨烯、納米復(fù)合材料等，研究其耐蝕性能；第三，研究薄膜的制備以及性能優(yōu)化。在實驗室中模擬外界環(huán)境時，用的比較多的是模擬海水溶液、酸性溶液、石油天然氣介質(zhì)等。同時，經(jīng)典實驗手段較多，如電化學(xué)性能測量 (測量開路電位、極化曲線、電化學(xué)阻抗譜等)、X射線衍射 (XRD) 等，實驗手段需要創(chuàng)新。通過圖6提取關(guān)鍵詞進行網(wǎng)絡(luò)分析，得出的結(jié)論與表8中關(guān)鍵詞的定量分析結(jié)果一致。如果單從表8定量分析的結(jié)果來看，對涂料、涂層、薄膜的研究是比較熱門的一個方向。

3 結(jié)論

(1) 1997~2017年間，全球腐蝕與防護領(lǐng)域SCI-E文獻輸出總量呈現(xiàn)出持續(xù)快速增長趨勢，這與各國持續(xù)投入巨大的人力和經(jīng)費從事腐蝕防護領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究有關(guān)。各國對該領(lǐng)域研究熱度持續(xù)升溫，其中，中國的文獻輸出最多，文獻輸出增長速率最快；美國的h-index與平均每項被引次數(shù)兩項綜合最高；中國科學(xué)院是該領(lǐng)域文獻輸出最多的機構(gòu)；國際合作在國家之間與機構(gòu)之間越來越頻繁，這有助于一個國家或機構(gòu)在不斷提高科研水平的同時獲得國際間影響力。

(2) 通過期刊分析，綜合腐蝕與防護領(lǐng)域文獻接收量和影響因子，《Corrosion Science》和《Electrochimica Acta》是該領(lǐng)域影響力最大的期刊；通過發(fā)表語言分析，英語是該領(lǐng)域最通用的語言，英文文獻占到該領(lǐng)域總SCI-E文獻輸出量的95%以上；通過學(xué)科分析與關(guān)鍵詞聚類分析，近幾年研究的熱點研究方向主要為材料科學(xué)、冶金/冶金工程、工程學(xué)、化學(xué)、物理、電化學(xué)；研究的熱點內(nèi)容主要有：研究鋁合金、不銹鋼、管線鋼、鎳鉻合金、鋼筋混凝土等材料腐蝕行為；通過一些特殊的處理手段 (表面改性、熱處理、微弧氧化、電沉積、等離子電解氧化等) 提高涂料、涂層的性能，同時不斷發(fā)現(xiàn)一些新型材料；研究薄膜制備及性能優(yōu)化。

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