楊天學(xué)，楊 哲，，張軍平，王 銘，龔天成，張 婷，侯佳奇，席北斗*

（1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院，環(huán)境基準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012；2.中節(jié)能工程技術(shù)研究院有限公司，北京 100089；3.貴州民族大學(xué)生態(tài)環(huán)境工程學(xué)院，貴陽(yáng) 550025）

0 前言

膜材料因性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉、使用輕便等優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、包裝、化工、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域［1］。然而，現(xiàn)有的膜材料大多為石油基制品，由于其相對(duì)分子量大、疏水性強(qiáng)、分子鍵穩(wěn)定等，在自然界中通常需要100～200年甚至更長(zhǎng)時(shí)間才能降解［2］。在風(fēng)化、機(jī)械和生物等作用下傳統(tǒng)膜材料極易破碎，難以回收。殘膜在土壤中形成阻礙層，影響水分和養(yǎng)分運(yùn)移，在水中易被水生生物誤食，同時(shí)含有的鄰苯二甲酸酯類增塑劑和重金屬鹽釋放進(jìn)入環(huán)境，將嚴(yán)重?fù)p害動(dòng)植物的生長(zhǎng)發(fā)育，造成諸多的社會(huì)問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題［3］。因此，如何加強(qiáng)廢舊膜材料回收處理和尋找綠色替代材料成為膜材料領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題［4］。

與廢舊膜材料回收處理相比，使用可降解膜替代傳統(tǒng)不可降解膜成為緩解廢舊膜材料污染的有效措施［5］。歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)可降解膜材料的研究相對(duì)較早。1964年，美國(guó)Shulman［6］以玉米淀粉為原料開(kāi)發(fā)了可透氣、不透水，用于制作雨衣的可降解膜。隨后，英國(guó)、日本、加拿大等國(guó)陸續(xù)以淀粉、纖維素、聚乳酸等為原料開(kāi)發(fā)了系列可降解膜產(chǎn)品，應(yīng)用于醫(yī)療、包裝、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。我國(guó)對(duì)可降解膜的研究起步相對(duì)較晚。20世紀(jì)80年代，長(zhǎng)春塑料廠、天津大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所等機(jī)構(gòu)才開(kāi)始開(kāi)展生物降解膜、光降解膜等的研究［7］。1992年可降解膜研究被列入“八五”重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃［8］。隨著可降解膜研究越來(lái)越多，研究學(xué)者從可降解膜原材料、應(yīng)用領(lǐng)域、性能改性等多個(gè)角度對(duì)可降解膜研究進(jìn)展及問(wèn)題進(jìn)行了綜述性討論。師巖等［9］從膜材料來(lái)源和膜材料降解性能兩方面介紹了淀粉、聚乳酸、聚乙烯醇等可生物降解膜的研究進(jìn)展，并提出可將計(jì)算機(jī)軟件模擬用于可降解膜的研發(fā)。賈仕奎等［10］對(duì)膜的改性制備及在不同領(lǐng)域的應(yīng)用等進(jìn)行了綜述。Salah等［11］總結(jié)了以天然聚合物為原料制備的食品包裝可降解膜研究進(jìn)展，指出盡管這些膜產(chǎn)品無(wú)毒、無(wú)害且能延長(zhǎng)食品保質(zhì)期，但仍存在水氣阻隔性能差、抗菌和抗氧化效果低等問(wèn)題。但是，現(xiàn)有的綜述普遍從學(xué)者關(guān)注的某一角度出發(fā)進(jìn)行主觀分析，缺少定量分析，存在對(duì)相應(yīng)領(lǐng)域研究進(jìn)展分析片面化的問(wèn)題。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是一種應(yīng)用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)某領(lǐng)域的文獻(xiàn)進(jìn)行量化分析的方法，能定量、客觀地反映某一領(lǐng)域在不同時(shí)期的宏觀發(fā)展態(tài)勢(shì)、關(guān)鍵科研力量、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的學(xué)科發(fā)展分析［12］。與傳統(tǒng)文獻(xiàn)綜述相比，文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)通過(guò)量化分析能夠客觀反映某一領(lǐng)域研究的數(shù)量特征與規(guī)律，揭示資源的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，并通過(guò)關(guān)鍵詞共現(xiàn)、聚類、突現(xiàn)等分析直觀、科學(xué)地展現(xiàn)其研究現(xiàn)狀［13］。近年來(lái)，一些學(xué)者采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方法對(duì)纖維素基可降解膜、可降解食品包裝膜等進(jìn)行了綜述。Manuel等［14］采用文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的方法分析了2000-020年纖維素基可降解膜在食品包裝領(lǐng)域的研究進(jìn)展，指出該領(lǐng)域研究正快速增長(zhǎng)，特別是納米纖維素復(fù)合膜的研究受到了廣泛關(guān)注。曹侃［15］采用文獻(xiàn)計(jì)量法分析了可食用膜研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)可食用膜已有較成熟的制備方法，但在原材料選擇、工藝優(yōu)化以及性能改善等方面仍需開(kāi)展大量研究。但現(xiàn)有研究普遍僅從某一類可降解膜或其某一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域展開(kāi)分析，未對(duì)可降解膜領(lǐng)域整體的研究情況進(jìn)行量化討論，無(wú)法全面把握該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀。此外，單一的計(jì)量學(xué)分析方法在揭示文獻(xiàn)中反映的科學(xué)信息時(shí)存在局限性和片面性［16］。

CiteSpace是一個(gè)普遍用于科學(xué)分析文獻(xiàn)中包含的潛在信息的可視化分析程序［17］，整合了視覺(jué)、數(shù)學(xué)和哲學(xué)思維。與其他文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)軟件相比，CiteSpace可分析的數(shù)據(jù)庫(kù)更多，分析單元種類更齊全，可通過(guò)對(duì)文獻(xiàn)中名詞性術(shù)語(yǔ)的分析，探討某一學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)、研究前沿，特別在研究熱點(diǎn)隨時(shí)間演變的分析上有特殊的優(yōu)勢(shì)［18］。

因此，本研究基于中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）和Web of Sci?ence核心數(shù)據(jù)庫(kù)（WOS），耦合文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)和內(nèi)容分析法，采用CiteSpace可視化分析軟件，對(duì)國(guó)內(nèi)外可降解膜領(lǐng)域發(fā)文量、關(guān)鍵研究力量、研究前沿、研究熱點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)客觀的定量和定性對(duì)比分析。同時(shí)，提出了未來(lái)可降解膜研究領(lǐng)域的發(fā)展方向，為實(shí)現(xiàn)其大規(guī)模推廣應(yīng)用提供參考和依據(jù)。

1 可降解膜領(lǐng)域發(fā)文量分析

本研究文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來(lái)源于CNKI與WOS。在CNKI中，以“可降解膜”或“可降解復(fù)合膜”或“可降解地膜”或“生物可降解膜”或“纖維素膜”或“淀粉膜”為關(guān)鍵詞，WOS中以“Degradable membrane” or“ Biodegrad?able membrane” or“ Degradable composite membrane”or “Degradable plastic film” or “Degradable film” or“Biodegradable film” or“ Degradable composite film”為關(guān)鍵詞，時(shí)間跨度為2000-2020年，對(duì)與“可降解膜”相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行檢索。經(jīng)過(guò)對(duì)獲得的文獻(xiàn)的閱讀和整理，刪除重復(fù)記錄、報(bào)紙報(bào)道、會(huì)議論文等，最終得到903篇中文和1 029篇英文文獻(xiàn)。

發(fā)文量反映了科學(xué)界對(duì)某一學(xué)科領(lǐng)域的關(guān)注程度，在一定程度上反映了該領(lǐng)域的發(fā)展速度和發(fā)展程度［19］。CNKI文獻(xiàn)數(shù)據(jù)分析前需通過(guò)CiteSpace內(nèi)置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行預(yù)處理，WOS數(shù)據(jù)可直接導(dǎo)入分析。將處理后的數(shù)據(jù)集導(dǎo)入CiteSpace中，在軟件中選擇“刪除重復(fù)項(xiàng)”，設(shè)置文獻(xiàn)類型為“文章”和“綜述”，點(diǎn)擊運(yùn)行，經(jīng)軟件自動(dòng)篩分得到每年度發(fā)文量數(shù)據(jù)。另外，采用多項(xiàng)式擬合的方法分別對(duì)WOS和CNKI中年度發(fā)文量隨時(shí)間的變化進(jìn)行擬合，結(jié)果如圖1所示?？梢钥闯?，2000-2020年間CNKI和WOS中與可降解膜相關(guān)的發(fā)文量總體呈上升的趨勢(shì)。WOS中發(fā)文量符合指數(shù)發(fā)展趨勢(shì)（y=0.175 2x2-699.33 x+697 729，R2=0.959 3），2018年達(dá)到峰值為2000年的18.5倍。CNKI中發(fā)文量同樣呈指數(shù)發(fā)展趨勢(shì)（y=0.078 5x2-311.53 x+308 875 R2=0.896 7），2016年達(dá)到最大值。2021年，我國(guó)發(fā)布了《“十四五”塑料污染治理行動(dòng)方案》，要求減少一次性塑料使用，推廣可降解材料使用，開(kāi)展不同類型可降解塑料降解機(jī)理及影響研究［20］。2022年，聯(lián)合國(guó)環(huán)境大會(huì)第五屆會(huì)議續(xù)會(huì)上發(fā)布了首個(gè)全球范圍內(nèi)的“限塑令”，提出終結(jié)塑料污染，并在2024年前達(dá)成一項(xiàng)具有國(guó)際法律約束力的協(xié)議［21］。在此背景下，可降解膜研究將迎來(lái)新的熱度，發(fā)文量將大幅增加。

圖1 WOS和CNKI中可降解膜領(lǐng)域發(fā)文量趨勢(shì)Fig.1 Annual publications of the research on BM in WOS and CNKI

2 可降解膜領(lǐng)域主要研究力量分析

主要研究力量分析通過(guò)在CiteSpace中分別以“國(guó)家”、“機(jī)構(gòu)”和“作者”作為節(jié)點(diǎn)，設(shè)置時(shí)間范圍為2000-2020年，時(shí)間切片為1年，每個(gè)時(shí)間切片閾值為g?index=25 %，網(wǎng)絡(luò)連線強(qiáng)度計(jì)算選用Cosine算法。利用CiteSpace的聚類功能繪制對(duì)應(yīng)的科學(xué)知識(shí)圖譜，從而對(duì)可降解膜領(lǐng)域的主要研究力量進(jìn)行分析。

2.1 主要的國(guó)家/地區(qū)分析

一個(gè)國(guó)家發(fā)文量的多少在一定程度上反映了該國(guó)在某領(lǐng)域研究的活躍程度［22］。表1為WOS中可降解膜領(lǐng)域發(fā)文量排名前5的國(guó)家。由表可知，中、美兩國(guó)在可降解膜領(lǐng)域研究相對(duì)活躍，占主導(dǎo)地位，我國(guó)在可降解膜領(lǐng)域發(fā)文量最多，共發(fā)表了175篇文章，占總文章數(shù)的17.0 %。美國(guó)次之，文章總數(shù)為156篇，其他國(guó)家發(fā)文量均在100篇以下。不同國(guó)家中介中心性值（Betweenness Centrality， BC值）分析發(fā)現(xiàn)，美國(guó)的BC值最高為0.36，在該領(lǐng)域影響力較大。我國(guó)雖然發(fā)文量最多，但影響力相對(duì)偏低，可能是因?yàn)槲覈?guó)在該領(lǐng)域起步較晚。

表1 可降解膜領(lǐng)域發(fā)文量前五的國(guó)家Tab.1 The top 5 most productive country in the field of BM re?search

不同國(guó)家/地區(qū)間合作關(guān)系如圖2所示。圖中每個(gè)圓圈代表1個(gè)國(guó)家，圓圈大小與該國(guó)的發(fā)文量成正比，曲線代表2個(gè)國(guó)家間存在合作。曲線的顏色代表了不同國(guó)家首次合作的時(shí)間，寬度代表不同國(guó)家的合作強(qiáng)度。由圖可知，不同國(guó)家間的合作較為密切，形成了相互交錯(cuò)的合作網(wǎng)絡(luò)。德國(guó)與美國(guó)、丹麥、愛(ài)爾蘭等國(guó)展開(kāi)合作相對(duì)較早。美國(guó)與其他國(guó)家的合作最為廣泛，特別是澳大利亞、印度、意大利。我國(guó)的國(guó)際合作相對(duì)較弱，主要與韓國(guó)、印度、新加坡等亞洲國(guó)家展開(kāi)合作，應(yīng)加強(qiáng)與其他國(guó)家的合作交流，提升可降解膜領(lǐng)域影響力。

圖2 國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)圖譜Fig.2 Country cooperation network mapping

2.2 主要研究機(jī)構(gòu)分析

通過(guò)對(duì)發(fā)文機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)與分析，可以充分了解該領(lǐng)域團(tuán)隊(duì)的分布情況［23］。表2顯示，WOS中可降解膜領(lǐng)域發(fā)文量前3的機(jī)構(gòu)分別是中國(guó)科學(xué)院（25篇）、中船重工（15篇）和北京林業(yè)大學(xué)（13篇）。發(fā)文量前10的機(jī)構(gòu)中有4所來(lái)自中國(guó)，2所來(lái)自美國(guó)，其中僅中船重工（0.14）的BC值在0.1以上，在可降解膜領(lǐng)域具有較高的影響力。CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)文量前3的機(jī)構(gòu)分別是上海交通大學(xué)（21篇）、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)（21篇）和天津科技大學(xué)（19篇），其中上海交通大學(xué)和內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)在2000年均有文章發(fā)表對(duì)該領(lǐng)域研究較早且活躍。此外，國(guó)內(nèi)發(fā)文量最多的9所大學(xué)中與農(nóng)業(yè)相關(guān)的有3所，可能是因?yàn)槲覈?guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，可降解地膜替代塑料農(nóng)膜需求量較大。據(jù)預(yù)測(cè)到2025年我國(guó)可降解膜農(nóng)膜市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到73億元［24］。

表2 可降解膜領(lǐng)域發(fā)文量前10的研究機(jī)構(gòu)Tab. 2 The top 10 most productive international and domestic institutions in the field of BM research

圖3為國(guó)內(nèi)外發(fā)文量較高的機(jī)構(gòu)間的合作網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點(diǎn)圓表示機(jī)構(gòu)的發(fā)文量，圓越大，發(fā)文量越多。曲線為合作機(jī)構(gòu)的連接線，某節(jié)點(diǎn)的曲線越多合作的機(jī)構(gòu)就越多。從圖中可知，WOS和CNKI中機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)均比較發(fā)散，跨單位合作較少，且合作較為單一。在WOS中，中國(guó)科學(xué)院較為突出，在乳液基食用膜制備、生物膜抗菌性和蛋白膜引導(dǎo)神經(jīng)再生等方面與愛(ài)爾蘭國(guó)立大學(xué)、南京理工大學(xué)和溫州醫(yī)科大學(xué)展開(kāi)了較多合作。國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)中合作網(wǎng)絡(luò)分塊，容易出現(xiàn)“一機(jī)多能”的現(xiàn)象。雖然團(tuán)隊(duì)內(nèi)部形成了穩(wěn)定的合作關(guān)系，但不同群體之間的合作薄弱，需要進(jìn)一步加強(qiáng)。

圖3 WOS和CNKI中可降解膜研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜Fig.3 Institution cooperation network of BM research in WOS and CNKI

2.3 主要研究學(xué)者分析

某個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的核心作者是該領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵?；谄召囁苟ɡ恚?5］［式（1）］，可對(duì)可降解膜領(lǐng)域核心作者進(jìn)行分析。

式中 Q——核心作者最少發(fā)文數(shù)，篇

C——發(fā)文數(shù)最多作者發(fā)文數(shù)，篇

根據(jù)普賴斯定理，只有核心作者發(fā)文占總發(fā)文量的50 %，才能形成學(xué)科高產(chǎn)作者群［26］。WOS中Eick?holz發(fā)文量最多（7篇），CNKI中于力發(fā)文量最多（21篇）。經(jīng)計(jì)算，在WOS中該領(lǐng)域核心作者最少發(fā)文量Q=2，發(fā)表2篇及以上的作者共有142位，共發(fā)表了338篇文章，占總發(fā)文量的32.85 %，CNKI中核心作者最少發(fā)文量Q=4，有49位作者發(fā)表了4篇及以上的文章，共發(fā)表276篇文章，占總發(fā)文量的30.56 %，均未形成高產(chǎn)作者群。

WOS作者合作網(wǎng)絡(luò)分析顯示［圖4（a）］，網(wǎng)絡(luò)密度D=0.0024，作者合作較為分散［13］。作者間有一定的合作關(guān)系，但集中度偏低，以獨(dú)立發(fā)表文章為主。在全球范圍內(nèi)合作最密切的為圣地亞哥大學(xué)的Manuel團(tuán)隊(duì)，主要進(jìn)行多糖類可降解膜在食品包裝領(lǐng)域的研究，研發(fā)了具有抗菌性、抗紫外、高透明的可將降解膜，應(yīng)用于食品包裝［27］。華南理工大學(xué)彭新文團(tuán)隊(duì)，主要通過(guò)化學(xué)改性法增加半纖維素官能團(tuán)數(shù)目，改善可降解膜性能［28］。圖4（b）顯示了國(guó)內(nèi)研究學(xué)者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜，網(wǎng)絡(luò)密度D=0.003 2，分布較為分散。合作較多的有天津科技大學(xué)王建清團(tuán)隊(duì)和上海交通大學(xué)于力團(tuán)隊(duì)。王建清團(tuán)隊(duì)主要以纖維素基包裝膜為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)不同的纖維素進(jìn)行改性、復(fù)合等制備了可降解膜，應(yīng)用于鮮肉、果蔬的保鮮［29］。于力團(tuán)隊(duì)主要致力于可食用淀粉膜研究，通過(guò)對(duì)馬鈴薯淀粉進(jìn)行凍融改性，提高膜的拉伸性能和凍融穩(wěn)定性，應(yīng)用于低水分食品冷凍保存包裝材料［30］。

圖4 WOS和CNKI作者合作網(wǎng)絡(luò)圖Fig.4 Author cooperation network of BM research in WOS and CNKI

3 可降解膜研究前沿演變分析

研究前沿是某一領(lǐng)域凸顯的動(dòng)態(tài)概念和潛在的研究問(wèn)題。在CiteSpace中可通過(guò)關(guān)鍵詞在某一時(shí)間段的突現(xiàn)強(qiáng)度分析某一領(lǐng)域研究前沿的演變［31］。在一段時(shí)間內(nèi)某關(guān)鍵詞突現(xiàn)強(qiáng)度越大，表明與關(guān)鍵詞相關(guān)的領(lǐng)域受到的關(guān)注度越大，為該時(shí)間段的研究熱點(diǎn)。首先選擇與前文主要研究力量聚類圖譜分析一致的基本參數(shù)，選擇節(jié)點(diǎn)類型為“關(guān)鍵詞”進(jìn)行聚類。在關(guān)鍵詞聚類的基礎(chǔ)上設(shè)定突現(xiàn)參數(shù)alpha值為3.0，gamma值為1.0，突現(xiàn)時(shí)間為1年，分別獲得了WOS中突現(xiàn)前20、CNKI中突現(xiàn)前18的關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜，如圖5、圖6所示。

WOS中與可降解膜研究相關(guān)的關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析顯示（圖 5），2000—2007 年間，“膜（membrane）”、“行為（behavior）”和“引導(dǎo)組織再生（guided tissue strength）”3個(gè)關(guān)鍵詞突現(xiàn)強(qiáng)度較高，此階段主要與可降解膜在醫(yī)療領(lǐng)域的研究應(yīng)用有關(guān)。此時(shí)研究多以非石化基合成可降解膜為主，可降解膜產(chǎn)品成本較高，主要應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域。2008-2017年間，“納米復(fù)合膜（nanocomposite film）”、“組織工程（tissue engineering）”和“可生物降解聚酯（biodegradable polyester）”等關(guān)鍵詞突現(xiàn)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，此階段依然以醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用研究為主，此時(shí)隨著可降解膜制備技術(shù)的日益成熟和可降解膜原材料種類的增加，部分有機(jī)固體廢棄物等低成本原料被用于可降解膜的制備，使得可降解膜成本開(kāi)始降低，但在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用研究基數(shù)依舊龐大，對(duì)醫(yī)學(xué)、生命領(lǐng)域的可降解膜的研究始終受到廣泛關(guān)注。同時(shí)，此期間“交聯(lián)（cross linking）”關(guān)鍵詞持續(xù)出現(xiàn)。交聯(lián)法是膜改性的一種方法，通過(guò)不同的大分子聚合物間交聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生，形成具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的可降解膜產(chǎn)品，可有效提高可降解膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，表明近幾年可降解膜領(lǐng)域的研究逐漸由可降解膜的應(yīng)用研究轉(zhuǎn)向可降解膜產(chǎn)品性能的提升。2018-2020年，突現(xiàn)強(qiáng)度最高的關(guān)鍵詞逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤翱咕钚裕╝ntimicrobial activity）”、“木薯淀粉（cassava starch）”和“抗氧化活性（antioxida?tion activity）”。表明低成本的天然基可降解膜特別是以“木薯淀粉”為主要原料的可降解膜的開(kāi)發(fā)及其功能性受到越來(lái)越多的關(guān)注，其中可降解膜的抗菌性和抗氧化性通常與其在食品包裝領(lǐng)域的應(yīng)用相關(guān)。Ama?raweera等［32］以酸水解的方式改性木薯淀粉并制備了可降解膜，與未改性的天然木薯淀粉膜相比，酸水解后膜的吸濕性降低了20 %～40 %，斷裂伸長(zhǎng)率降低了23 %，拉伸強(qiáng)度有所增強(qiáng)，最高達(dá)5.7 MPa，該膜具有生物降解性、無(wú)毒、低成本和良好的熱穩(wěn)定性，在食品包裝領(lǐng)域應(yīng)用具有一定的潛力。Marianad等［33］探究了丁香精油和山梨酸鉀對(duì)木薯淀粉膜的影響。研究表明，丁香精油和山梨酸鉀的加入增加了膜的抗菌性，該膜對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌和陰性菌的生長(zhǎng)，以及蠟狀芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌具有很好的抑制作用，可用作食品保鮮包裝。Teklu等［34］將木薯皮淀粉、二氧化硅納米顆粒、甘油和迷迭香精油共混制備了具有抗菌活性、較少吸水性和保水性能的可降解膜，該膜對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌有明顯的抑制作用，為抗菌可降解包裝膜提供了參考。隨著塑料包裝材料增多，“白色污染”問(wèn)題的凸顯，近年來(lái)與包裝相關(guān)熱詞突現(xiàn)強(qiáng)度開(kāi)始增加，說(shuō)明相關(guān)研究正向食品包裝領(lǐng)域的應(yīng)用演變，并將成為未來(lái)可降解膜的研究熱點(diǎn)。

圖5 英文文獻(xiàn)前沿?zé)狳c(diǎn)突變?cè)~圖譜Fig.5 Graph of hot mutation words at the frontier of English literature

圖6顯示了CNKI中與可降解膜研究相關(guān)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜。由圖可知，相比于國(guó)外的研究，國(guó)內(nèi)對(duì)可降解膜的研究始終重點(diǎn)關(guān)注其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用及從農(nóng)業(yè)領(lǐng)域獲取膜制備材料。2000-2006年，關(guān)鍵詞“物理性質(zhì)”、“控釋肥料”和“結(jié)構(gòu)表征”突現(xiàn)強(qiáng)度最高，此時(shí)我國(guó)可降解膜研究處于初始階段，傳統(tǒng)塑料地膜和化肥大量施用導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題日益突出，此階段的研究主要聚焦在農(nóng)用為主的可降解膜的結(jié)構(gòu)特性及其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域作為緩釋肥料應(yīng)用。2007-2010年，“N?甲基嗎啉?N?氧化物”、“包裝薄膜”和“包裝膜”等關(guān)鍵詞突現(xiàn)強(qiáng)度增加，此階段以可降解膜在食品包裝領(lǐng)域的應(yīng)用為主。隨著我國(guó)人民生活品質(zhì)的不斷提高，人們對(duì)食品安全的要求也越來(lái)越高，對(duì)人居環(huán)境的問(wèn)題也更加關(guān)注。食品包裝中大多為不可降解的塑料制品，容易帶來(lái)污染，因此，對(duì)功能性可降解食品包裝膜的研究開(kāi)始增加。2011-2018 年，“棉花”、“性能”和“降解地膜”關(guān)鍵詞突現(xiàn)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，仍以可降解膜在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究為主。我國(guó)農(nóng)業(yè)地膜應(yīng)用基數(shù)龐大，傳統(tǒng)農(nóng)用地膜大量使用后回收難、回收利用技術(shù)不完善而在土壤中大量殘留，特別是土壤中微塑料污染問(wèn)題在此階段受到了越來(lái)越多的關(guān)注。可降解地膜作為解決農(nóng)業(yè)“白色污染”的有效措施之一，對(duì)于可降解農(nóng)膜的開(kāi)發(fā)、降解性能的評(píng)估及長(zhǎng)期土壤應(yīng)用效果的研究受到了政府、企業(yè)和學(xué)者的廣泛關(guān)注。近3年，“地膜回收”和“馬鈴薯”逐漸成為研究熱點(diǎn)，兩者強(qiáng)度均為3.85，有可能持續(xù)成為研究熱點(diǎn)。這可能是由于當(dāng)前塑料地膜使用量依然很大。同時(shí)，塑料地膜給環(huán)境帶來(lái)的白色污染、微塑料污染等問(wèn)題嚴(yán)峻，亟需加強(qiáng)地膜回收以減少其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。“馬鈴薯”因其含淀粉量高、成本低，常作為原料用于制備可降解膜。盧俊宇等［35］以馬鈴薯淀粉和海藻酸鈉為主要原料，甘油為增塑劑，茶多酚為活性物質(zhì)制備了拉伸強(qiáng)度為20.78 MPa、斷裂伸長(zhǎng)率為24.33 %的可降解膜，該膜對(duì)金黃色葡萄球菌具有較好的抑制作用。同時(shí)，我國(guó)作為馬鈴薯產(chǎn)量最多的國(guó)家，馬鈴薯種植過(guò)程中使用膜材料覆蓋可以保溫保墑、增產(chǎn)增收。王興文等［36］通過(guò)覆蓋不同材料（普通地膜、玉米秸稈、可生物降解膜、麻地膜及液體地膜）探究了其對(duì)土壤水溫效應(yīng)及馬鈴薯生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，與不覆膜相比，覆蓋可生物降解膜使得土壤溫度提高了1.4 ℃，增產(chǎn)8.6 %。國(guó)內(nèi)一直對(duì)可降解膜在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用及從農(nóng)業(yè)領(lǐng)域獲取膜制備材料較為關(guān)注。

圖6 中文文獻(xiàn)前沿?zé)狳c(diǎn)突變?cè)~圖譜Fig.6 Graph of hot mutation words at the frontier of Chinese literature

4 國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)分析

研究熱點(diǎn)的分布可以直觀展示不同時(shí)期研究?jī)?nèi)容、視角和方法的變化，從而掌握某一領(lǐng)域的關(guān)注熱點(diǎn)及存在的不足［37］。CiteSpace提供了基于譜聚類算法的自動(dòng)聚類功能，將篩選后的文獻(xiàn)導(dǎo)入軟件中，通過(guò)潛語(yǔ)義索引（Latent Semantic Index，LSI）、對(duì)數(shù)似然法（Log?likelihood Rate，LLR）和互信息法（Mutual Infor?mation，MI）從聚類引用文檔中提取聚類主題詞，結(jié)合聚類圖譜可對(duì)研究熱點(diǎn)進(jìn)行歸納和分析［23］。圖7為在前文關(guān)鍵詞聚類的基礎(chǔ)上采用LLR算法生成的WOS和CNKI中相關(guān)文獻(xiàn)排名前10的主要關(guān)鍵詞聚類。結(jié)合內(nèi)容分析法，通過(guò)提取論文的摘要、關(guān)鍵詞甚至論文全文的信息，對(duì)論文的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)分析。通過(guò)定量的關(guān)鍵詞聚類分析與定性的內(nèi)容分析和總結(jié)，對(duì)比國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)發(fā)現(xiàn)兩者差異性不大，總體上可分為：可降解膜產(chǎn)品研發(fā)（#4gelatin；#5polylactic acid；#6polyvi?nyl alcohol；#1纖維素膜；#3淀粉膜；#4可降解膜；#5殼聚糖）、可降解膜產(chǎn)品性能優(yōu)化（#1mechanical prop?erties；#2hydrolytic degradation；#8biocompatibility；#9membranes barrier；#2nmmo；#6改性淀粉；#9復(fù)合膜）和可降解膜多領(lǐng)域應(yīng)用效果評(píng)估（#0guided bone re?generation；#3food packaging；#7 bone regeneration；#0土壤溫度；#7功能材料；#8保鮮）3個(gè)方面。

圖7 WOS和CNKI中可降解膜研究關(guān)鍵詞時(shí)間線聚類圖譜Fig.7 Timeline clustering graph of BM research keywords in WOS and CNKI

4.1 可降解膜產(chǎn)品研發(fā)

通過(guò)對(duì)所篩選的國(guó)內(nèi)外可降解膜相關(guān)文獻(xiàn)的內(nèi)容分析和CiteSpace高頻關(guān)鍵詞的統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，基于不同原材料可降解膜的研發(fā)持續(xù)受到關(guān)注。根據(jù)其來(lái)源大致可分為3類：天然可降解類、非石化基合成可降解類和石化基合成可降解類。圖8顯示了國(guó)內(nèi)外不同類型可降解膜占比情況，可以看出國(guó)內(nèi)外的研究都更側(cè)重于采用天然基可降解膜。其中，國(guó)內(nèi)天然基可降解膜研究占73.21 %，遠(yuǎn)高于國(guó)外的49.31 %。這主要是因?yàn)槲覈?guó)為農(nóng)業(yè)大國(guó)，天然基可降解材料更易獲取，化石資源相對(duì)較少，使用成本較高。

圖8 國(guó)內(nèi)外不同類型可降解膜產(chǎn)品組成Fig.8 Composition of different types of BM at domestic and overseas

（1）天然基可降解膜根據(jù)原料不同，主要包括纖維素類、淀粉類、蛋白質(zhì)類、殼聚糖類等。這些天然可降解膜的原料均為自然界廣泛存在的大分子物質(zhì)，其分子鏈上通常富含羥基、羧基、氨基、碳碳雙鍵等活性功能基團(tuán)，通過(guò)與成膜助劑發(fā)生縮醛反應(yīng)、聚合反應(yīng)、接枝共聚反應(yīng)等制備不同的天然基可降解膜材料［38］。Zhao等［39］通過(guò)球磨、堿處理、漂白等工序從榴蓮皮中提取了高純度纖維素，并以此為原料制備了具有良好機(jī)械性能和較高降解性的透明可降解包裝膜。其拉伸強(qiáng)度達(dá)到了44 MPa，并且在4周內(nèi)完全降解。Garcia等［40］以淀粉為原料，加入甘油、衣康酸和次磷酸鈉等，利用單螺桿擠出機(jī)制備了一種拉伸強(qiáng)度達(dá)9.22 MPa的可降解膜。Garrido等［41］以大豆蛋白為原料，山梨糖醇為增塑劑，制備了具有紫外線阻隔功能的透明膜。在堿性條件下可以更好地促進(jìn)蛋白質(zhì)大分子鏈與增塑劑間分子間氫鍵的形成，從而提高膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在最優(yōu)的工藝參數(shù)下膜的拉伸強(qiáng)度可達(dá)7.5 MPa。Nara?sagoudr等［42］以殼聚糖、聚乙烯醇和乳香酸等為原料開(kāi)發(fā)了一種活性包裝膜。乳香酸通過(guò)增加共聚物的聚合度和聚合物鏈的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使膜更加致密，增強(qiáng)膜的力學(xué)性能。盡管天然可降解膜因其原料來(lái)源廣泛、可再生、環(huán)境友好，占據(jù)了國(guó)內(nèi)外約50 %以上的可降解膜市場(chǎng)，但現(xiàn)有的天然基可降解膜原材料多為親水性大分聚合物，產(chǎn)品阻隔水蒸氣性能較差，且存在質(zhì)脆、柔韌性低、力學(xué)性能差等問(wèn)題，限制了其在食品包裝等領(lǐng)域的應(yīng)用。

（2）非石化基合成可降解膜是由以聚乳酸、聚羥基烷酸酯和聚羥基丁酸酯為主的高分子聚合物通過(guò)大分子鏈上不同功能基團(tuán)間氫鍵、酯鍵的生成或二硫鍵轉(zhuǎn)化反應(yīng)制備而成［43］。這些高分子聚合物通常由乳酸、脂肪酸、葡萄糖等可再生物質(zhì)經(jīng)羧基和羥基酯化聚合反應(yīng)得到的，具有較長(zhǎng)的分子鏈結(jié)構(gòu)，且單體結(jié)構(gòu)繁多，富含多種官能團(tuán)結(jié)構(gòu)［44］。Akgun等［45］將具有抗菌性的肉桂醛和香葉醇加入聚乳酸中制備的可降解膜，當(dāng)2種添加劑質(zhì)量分別占50 %以上時(shí)，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌抑制直徑均在18 mm以上。Arauz等［46］將花生油與鉤蟲(chóng)貪銅菌共發(fā)酵制備了聚羥基烷酸酯，經(jīng)流延成膜，其拉伸強(qiáng)度可達(dá)到75.80 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為25.70 %。彭悅［47］通過(guò)將疏水性共聚物聚羥基脂肪酸酯與羥丙基交聯(lián)淀粉共混制備了一種新型復(fù)合膜，有效改善了膜性能，特別是水汽阻隔性能，最優(yōu)條件下膜抗拉強(qiáng)度為1.23 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)134.95 %，水蒸氣滲透系數(shù)為3.69×10-12g/s m Pa。非石化基合成可降解材料制備的可降解膜通常具有較好的抗拉伸性、延展性和生物降解性等，但其成本較高，需經(jīng)過(guò)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)才可獲得。

（3）石化基合成可降解膜主要原料包括聚乙烯醇、聚己內(nèi)酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乙醇酸和聚對(duì)苯二甲酸?己二酸丁二酯等，是由煤、石油和天然氣等為原材料加工的石化產(chǎn)品，通過(guò)縮聚和聚合等方法合成的可生物降解高分子材料［9］。陳松嶺等［48］以聚乙烯醇、殼聚糖、二氧化硅為原料，制備了一種可降解肥料包膜。膜在120天內(nèi)降解率達(dá)到20.30 %，遠(yuǎn)高于同條件下純聚乙烯醇膜的降解率（7 %）。Juan等［49］制備了一種添加有機(jī)黏土的聚羥基丁酸酯/聚己內(nèi)酯可生物降解共混膜，該膜表現(xiàn)出良好的水蒸氣阻隔性能，水蒸氣透過(guò)系數(shù)僅為1.26×10-11g/s m Pa。鄔強(qiáng)等［50］對(duì)比了聚對(duì)苯二甲酸?己二酸丁二酯完全生物可降解地膜與普通塑料地膜在棉花種植上的應(yīng)用效果。在苗期2者保水效果相近，但在生長(zhǎng)期可降解地膜保水效果較普通地膜有所降低。石化基合成可降解膜原料主要取自煤和石油等不可再生資源，隨著石油資源日益短缺，石化基可降解膜占比將逐漸降低。

4.2 可降解膜性能優(yōu)化

為提升可降解膜性能，在膜制備過(guò)程中通常需要對(duì)原料進(jìn)行改性處理。目前，國(guó)內(nèi)外可降解膜性能優(yōu)化的方法主要包括3種，如表3所示。

表3 可降解膜的主要改性方式Tab.3 Main modifications of biodegradable films

（1）物理法，包括超聲改性、高壓改性和共混改性等。梁棟等［51］通過(guò)對(duì)殼聚糖?大豆分離蛋白復(fù)合膜進(jìn)行超聲改性，與未改性相比膜的拉伸強(qiáng)度提高了27.87 %，斷裂伸長(zhǎng)率提高了8.40 %。Zhang等［52］通過(guò)碾磨機(jī)的剪切力和壓縮力破壞纖維素分子內(nèi)和分子間的氫鍵進(jìn)行活化改性，改性后纖維素表面暴露的羥基數(shù)目增多，與聚乙烯醇共混制備了一種具有優(yōu)良熱穩(wěn)定性和生物降解性的復(fù)合膜。與未改性膜相比，拉伸強(qiáng)度從8.80 MPa增加到16.40 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率從76.80 %增加到374.0 %。Soe等［53］采用球磨法制備了一種新型的糯米淀粉膜。與原生糯米淀粉膜相比，樣品更具柔韌性，斷裂伸長(zhǎng)率從128.10 %增加到165.70 %，黏附性從0.12 N/mm增加至0.16 N/mm以上，可用作藥物黏膜。物理改性具有成本低、速度快、無(wú)二次污染等特點(diǎn)，但存在操作復(fù)雜、易造成分子鍵損害、穩(wěn)定性能差等問(wèn)題。

（2）化學(xué)法，包括酸/堿改性、接枝改性和交聯(lián)改性等。張赟彬等［54］對(duì)殼聚糖膜進(jìn)行堿浸處理后膜的拉伸強(qiáng)度由78.52 MPa增加至113.83 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率由1.60 %提高至2.61 %。Contardi等［55］將ε?己內(nèi)酯與對(duì)香豆酸接枝共聚制備了一種具有良好力學(xué)性能的共聚膜，對(duì)香豆酸的加入增加了膜的抗菌性和抗氧化性。Milena等［56］對(duì)大豆秸稈中的纖維素進(jìn)行漂白和堿處理，然后加入到大豆蛋白中進(jìn)行共混制備了一種可降解復(fù)合膜。堿處理后纖維素表面裸露的羥基數(shù)目增多，更易與大豆蛋白中的羥基和羰基形成氫鍵。與未處理膜相比，拉伸強(qiáng)度增加了1倍，水溶解率降低了15 %?；瘜W(xué)改性操作簡(jiǎn)單且產(chǎn)品性能穩(wěn)定，但易產(chǎn)生有毒廢物，存在化學(xué)殘留，造成二次污染。

（3）生物法，以生物酶改性為主。潘博等［57］利用酶解脫支和醚化復(fù)合改性淀粉制備了一種新型的淀粉膜。當(dāng)改性淀粉濃度為3 %（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同），甘油添加量為30 %，檸檬酸添加量為10 %，反應(yīng)溫度為95 ℃時(shí)，膜的拉伸強(qiáng)度達(dá)到4.11 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為38 %。蘇俊烽等［58］以普魯蘭酶為酶制劑對(duì)玉米淀粉進(jìn)行改性，制備了一種新型的可生物降解食品包裝膜，經(jīng)酶改性后膜的抗拉強(qiáng)度從6 MPa提升至14 MPa。生物法改性反應(yīng)迅速、效率高、專一性強(qiáng)，但其成本過(guò)高、難以控制且易受污染。

4.3 可降解膜多領(lǐng)域應(yīng)用效果評(píng)估

可降解膜因其優(yōu)異的可降解、生物相容、選擇透過(guò)等性能，廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外與可降解膜研究相關(guān)文獻(xiàn)的內(nèi)容分析和總結(jié)發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)對(duì)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域可降解膜的應(yīng)用評(píng)估最多（36.75 %），其次是包裝、醫(yī)療、工業(yè)分離等；國(guó)外則是在包裝（34.82 %）和醫(yī)療（32.91 %）2個(gè)領(lǐng)域的研究較多，如圖9所示。

圖9 國(guó)內(nèi)外可降解膜應(yīng)用領(lǐng)域分布情況Fig.9 Distribution of application areas of domestic and foreign BM

可降解膜通常具有增溫保墑、抑制雜草生長(zhǎng)的作用，通過(guò)覆蓋土壤表面，在土表形成物理屏障，阻礙土壤水分蒸發(fā)和熱量散失，提高土壤溫度，為微生物提供了更加適宜的環(huán)境，加快土壤養(yǎng)分的分解利用，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。另外，部分可降解膜材料富含C、N、P、K等土壤和植物必須的營(yíng)養(yǎng)元素，降解后進(jìn)入土壤，還可作為養(yǎng)分改良土壤，促進(jìn)作物增收增產(chǎn)［38］。我國(guó)作為農(nóng)業(yè)大國(guó)，在農(nóng)業(yè)上膜材料需求較大。因此，大多作為地膜應(yīng)用于農(nóng)業(yè)種植。Li等［69］探究了可降解地膜對(duì)土壤溫度、水稻種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，與裸地相比可降解地膜覆蓋下土壤夜間溫度提高了9.03 %～10.51 %，種子發(fā)芽率提高了213.02 %～755.61 %，株高增加了46.88 %～57.29 %，產(chǎn)量提升了4.82 %～11.83 %。韓永俊等［70］以水稻秸稈纖維為原料，在濕強(qiáng)劑、松香以及礬土等助劑下制備了一種可降解地膜，經(jīng)測(cè)試可滿足田間農(nóng)作物覆蓋要求。馬彧博等［71］以檸檬酸發(fā)酵菌渣為原料，制備了一種新型的生物可降解地膜。該地膜覆蓋下較裸地地溫提升了5～7 ℃，保墑性能與傳統(tǒng)市售地膜相當(dāng)。

在醫(yī)療領(lǐng)域，可降解膜因其獨(dú)特的生物相容性、無(wú)毒無(wú)害、溶脹性和穩(wěn)定性，可以很好的進(jìn)入動(dòng)物及人體內(nèi)，在生理環(huán)境中保持結(jié)構(gòu)和性能的穩(wěn)定，并在指定周期和范圍內(nèi)精準(zhǔn)分解，通常作為藥物載體用于緩釋藥品的開(kāi)發(fā)［72］。Sarwar等［73］以殼聚糖和聚乙二醇甲基醚為主要原料，通過(guò)共混工藝制備了一種智能藥物釋放膜。該產(chǎn)品與鹽酸二甲雙胍具有良好的生物相容性，所開(kāi)發(fā)的緩釋藥物，大部分在22 h左右釋放。Jang等［74］研究了聚乙二醇膜作為骨再生誘導(dǎo)材料載體對(duì)鼠顱骨的再生誘導(dǎo)過(guò)程。結(jié)果表明，可降解膜能夠準(zhǔn)確釋放誘導(dǎo)材料重組人骨形態(tài)形成誘導(dǎo)蛋白，2周后在誘導(dǎo)蛋白作用下膜微裂縫周圍出現(xiàn)了新骨和結(jié)締組織。

在包裝領(lǐng)域，由于可降解膜具有高強(qiáng)度、抗氧化、抗菌、高氣密性、無(wú)害環(huán)保等特性，可以很好的保護(hù)食品免受污染，且可減少水分與養(yǎng)分流失、避免氧化，從而保持食品的新鮮度，利于貯藏保存［10］。因此，常被作為包裝袋、保鮮膜等用于生鮮、果蔬和熟食等食品的保存。Cazón等［75］制備了一種用于食品包裝的纖維素?甘油?聚乙烯醇復(fù)合膜，具有紫外防護(hù)功能，可防止含脂質(zhì)類食品氧化變質(zhì)。趙昊等［76］以纖維素為原料，在氯化鋰和二甲基乙酰胺作用下制備了一種新型膜材料，對(duì)茶葉進(jìn)行60天保存測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，該膜保存的茶葉茶多酚含量與1，1?二苯基?2?三硝基苯肼（DPPH）自由基清除能力分別較市售包裝保存的茶葉高出22.89 %和6.09 %，具有良好的保鮮效果。

在工業(yè)分離領(lǐng)域，部分具有選擇透過(guò)性、氣體阻隔性、耐水、疏水等特性的可降解膜可用于工業(yè)領(lǐng)域的污水處理、離子提取、油水分離、氣體分離等，具有占地面積小、分離效率高、專一性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高等優(yōu)勢(shì)［1］。Kavalenka等［77］利用木質(zhì)素、木纖維和生物基塑料在高溫?zé)崂饔孟轮苽淞艘环N具有超疏水、親油的可降解膜，可以實(shí)現(xiàn)油水分離，可吸收114 g（原油）/m2。此外，具有防水等功能的可降解膜還可用作涂層材料。孟令晗［78］以玉米淀粉為主要原料，加入聚乙烯亞胺和環(huán)氧大豆油丙烯酸酯制備了一種具有防水功能的可降解膜涂層，水中浸泡3 h不變形，具有較強(qiáng)的耐水性能。盡管可降解膜材料已被廣泛應(yīng)用于日常生活的各個(gè)領(lǐng)域，但由于其成本較高，尚未大規(guī)模推廣應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)

本研究基于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)和內(nèi)容分析法，通過(guò)對(duì)CNKI和WOS中2000-2020年間1 932篇與“可降解膜”研究相關(guān)的中英文文獻(xiàn)的定量和定性對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：

國(guó)內(nèi)外可降解膜發(fā)文量整體呈上升的趨勢(shì)，分別在2016和2018年達(dá)到了峰值。我國(guó)是可降解膜發(fā)文量最多的國(guó)家，特別是中國(guó)科學(xué)院、上海交通大學(xué)和內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，美國(guó)次之，但BC值最高，影響力最大。但根據(jù)賴普斯定律，目前國(guó)內(nèi)外尚未形成高產(chǎn)作者群，不同作者間的合作并不緊密。

研究前沿分析表明，國(guó)際上在2018年前主要關(guān)注可降解膜在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用研究及改性可降解復(fù)合膜的研發(fā)，2018年后更關(guān)注膜的功能性開(kāi)發(fā)及其在食品包裝領(lǐng)域的應(yīng)用。國(guó)內(nèi)可降解膜的研究則從膜的結(jié)構(gòu)特性及其作為農(nóng)業(yè)緩釋肥料應(yīng)用研究（2000-2006年）演變到食品包裝領(lǐng)應(yīng)用研究（2007-2010年）及農(nóng)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用研究（2011-2018年）。2018年后，國(guó)內(nèi)更關(guān)注可降解地膜的研發(fā)及其大規(guī)模推廣應(yīng)用。

國(guó)內(nèi)外可降解膜研究熱點(diǎn)大致相同，主要包括可降解膜產(chǎn)品研發(fā)、可降解膜產(chǎn)品性能優(yōu)化和可降解膜多領(lǐng)域應(yīng)用效果評(píng)估。其中，國(guó)內(nèi)外可降解膜產(chǎn)品大致為天然基可降解膜>非石油基合成可降解膜>石油基合成可降解膜?？山到饽ば阅軆?yōu)化主要是通過(guò)包含8種物理、化學(xué)和生物改性方法。國(guó)際上可降解膜的應(yīng)用主要集中在包裝（34.82 %）和醫(yī)療（32.91 %）2個(gè)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)則對(duì)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域（36.75 %）的應(yīng)用研究較多。

盡管國(guó)內(nèi)外圍繞可降解膜開(kāi)展了的大量研究，但仍存在一定的不足：

（1）加強(qiáng)低成本、高性能、多功能可降解膜產(chǎn)品研發(fā)。目前可降解膜制備的成本依然較高，較大程度上限制了其大規(guī)模推廣使用。因此，應(yīng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，采用低成本的物料，如含有多糖、蛋白質(zhì)、纖維類等的生物質(zhì)有機(jī)廢棄物替代現(xiàn)有原料進(jìn)行膜制備。同時(shí)，當(dāng)前膜應(yīng)用領(lǐng)域廣泛、場(chǎng)景復(fù)雜，應(yīng)增加其功能性并增強(qiáng)其性能，可通過(guò)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、共混改性和化學(xué)改性等方式提高可降解膜產(chǎn)品的性能、增加可降解膜產(chǎn)品的功能性，以滿足不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

（2）強(qiáng)化可降解膜全生命周期環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析。盡管當(dāng)前對(duì)可降解膜的應(yīng)用效果研究開(kāi)展了大量的實(shí)驗(yàn)室和大田實(shí)驗(yàn)評(píng)估，但主要聚焦在其對(duì)土壤理化特性、微生物群落以及作物品質(zhì)的影響上，對(duì)可降解膜全生命周期的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估相對(duì)較少?？赏ㄟ^(guò)化學(xué)分析、質(zhì)譜分析、色譜分析等技術(shù)方式手段對(duì)膜制備過(guò)程中原料及方法、使用過(guò)程和降解后全生命周期的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析評(píng)估，揭示其可能存在的生態(tài)環(huán)境與人體健康的潛在威脅。

（3）加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，開(kāi)展智能化新型可降解膜結(jié)構(gòu)優(yōu)化和應(yīng)用效果模擬研究。目前可降解膜的研究仍處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，受限于高昂的成本、實(shí)際應(yīng)用的可操作性和較低的公眾接受度，使用率較低，應(yīng)加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作交流，通過(guò)技術(shù)孵化降低膜研發(fā)費(fèi)用，節(jié)約研發(fā)時(shí)間，推動(dòng)可降解膜的大規(guī)模應(yīng)用。與此同時(shí)，結(jié)合當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能等手段開(kāi)展膜在多領(lǐng)域智能化模擬研究。例如，在醫(yī)療領(lǐng)域，利用軟件設(shè)定特定生理環(huán)境，調(diào)節(jié)膜力學(xué)性能、降解速率等相關(guān)參數(shù)，模擬緩釋藥物定點(diǎn)釋放的研究。在工業(yè)分離領(lǐng)域，可通過(guò)設(shè)定膜孔徑、水流速率、污染物含量等參數(shù)，對(duì)可降解膜在污水處理方面的應(yīng)用進(jìn)行模擬。