高分子前沿:新报告探索新兴创新

聚合物前沿:新报告探索新兴创新

Executive Summary

  • 高分子科学的规模和复杂性已大幅扩展,仅凭表层检索已无法捕捉,涉及数百万种可能的序列以及数千亿美元的市场价值。
  • 中国石油(上海)新材料研究院(SAMRI)与 CAS 联合发布的一份新报告,利用基于结构的检索、文献计量学、专利情报和人工智能,对近百万篇文献进行了梳理,绘制出新兴高分子创新布局。
  • 该报告为研究人员、投资者和知识产权专业人士提供了广阔的视野,以洞察整体布局,并具备深入采取行动的能力。

从电子产品和医疗设备到服装和消费品,高分子材料是有史以来最重要的材料之一。随着该领域规模的扩大,其复杂性也随之增加,创造新高分子材料的可能序列多达数百万种,市场价值高达数千亿美元。  

因此,识别有前景的创新并确定投资优先级变得更具挑战性,特别是在各机构必须应对可持续发展期望、跨行业应用以及竞争格局的地理重构时。为了更好地了解全球高分子创新的现状,CAS 与中国石油(上海)新材料研究院有限公司(SAMRI)共同开发了 高分子前沿:新兴趋势的全面数据驱动分析

报告中的分析结果证明了 CAS 在开展此类全面调查方面的理想地位。特别是 CAS 索引的化学物质数据推动了文献检索,这比单纯使用关键词的检索策略更为稳健。其他由 CAS 索引的数据(包括概念)实现了广泛的数据分析。同样,SAMRI 的研究人员将基础科学专业知识与大规模工业应用知识相结合,为高分子材料科学的现实影响提供了严谨的全球视角。

该报告分析了过去十年(2015-2025 年)近一百万篇与高分子相关的文献,并确定了 200 多个新兴课题,涵盖高分子类型与材料、应用、化学与合成、填料与添加剂、性质与性能、性能与制造、复合材料以及可持续性等多个领域。

Figure 1. Schematic overview of the polymer innovation landscape. A central black hexagon labeled "Polymer Innovation Landscape" is surrounded by six colored hexagons representing key areas: emerging research areas, energy storage systems (with batteries, capacitors, and thermal energy storage), sustainable polymers (with electronics and semiconductors, textile and apparels, and adhesives and coatings), global publication dynamics, polymer membranes (with microporous, nanofiltration, composite, and anion exchange types), and flexible electronics (with flexible circuits, display devices, wearable electronics, and sensors).
图 1: 本报告中呈现的聚合物创新布局示意图。图表部分使用了来自以下网站的图标: www.Biorender.com

在聚合物这样广阔而复杂的科研领域,了解创新的广度及其如何转化为商业机遇至关重要。CAS 的主题专家制定了一套全面的基于结构的检索策略,旨在发掘相关文献,从而揭示该领域的发展方向(见图 2)。

Figure 2. Flowchart of the polymer-related document search strategy and data scope. The process narrows from 2.6 million total polymer substances in CAS REGISTRY, to 2.3 million substances with at least one carbon, to 235,000 substances appearing in at least two references corresponding to 5.3 million documents, then to 2.3 million documents published between 2015 and 2025, and finally to 250,000 substances and 948,000 documents filtered to nine CAS sections or cross-sections.
图 2: 聚合物相关文献检索策略与数据范围。

我们以 CAS REGISTRY®(物质数据库)中的聚合物物质为起点,访问了 CAS Content CollectionTM 中超过五百万篇文献,TM这是全球最大的收录科学数据库。通过应用进一步的检索参数,我们将结果缩小至近 95 万份文档,并对其采用了结合文献计量分析、专利情报以及先进的人工智能(NLP)技术的多维方法论框架。  

基于人工智能的方法揭示新兴创新

由于聚合物相关出版物数量庞大,需要利用人工智能驱动的技术对其进行高效分类,并解读更广泛的研究布局。我们的方法包括从摘要、标题和专利权利要求中提取候选短语,并使用基于人工智能的分类技术,随后由专家进行验证以优化分类结果。最终形成了详尽的 CAS Trendscape 地图,展示了聚合物领域众多新兴课题(见图 3)。

Figure 3. TrendScape map of emerging polymer topics from journal publications, organized into two main branches: chemistry-based polymers (including fluoropolymers, polyamides, polyesters, epoxy polymers, acrylic polymers, polyimides, polyurethanes, polyolefins, silicones, and vinyl polymers) and properties-based polymers (including bio-based, adaptive and self-healing, elastomers, biodegradable, conductive, stimuli-responsive, flame-retardant, and high-performance). Hexagon size indicates publication volume and color indicates growth, with warmer colors showing faster growth. Self-healing systems, biodegradable polymers, and several bio-based categories show the strongest growth signals.
图 3: CAS 基于自然语言处理(NLP)分析的聚合物新兴课题 TrendScape 地图,该分析聚焦于其中一个分支—— 聚合物类型与材料。六边形的大小代表整体研究兴趣(出版物数量),颜色代表出版物的增长情况(增长倍数),暖色调表示增长速度更快。

这项基于 NLP 的分析指导了课题的选择,例如储能系统、电子产品、膜与分离技术以及可持续聚合物。所有课题均呈现增长趋势,且拥有大量相关文献,可供深入研究。

洞察聚合物领域的下一个突破

Polymer Frontiers 通过对整合了标记信息和应用信息的稳健数据源进行全面审查,提供了广泛而深入的分析。除了全球性主题外,它还深入探讨了:

  • 储能系统中的聚合物。
  • 可持续聚合物。
  • 柔性电子产品中的聚合物材料。
  • 聚合物膜的进展。

本完整报告通过人工智能驱动的新兴主题识别,并辅以人工专业知识的收录,为研究人员提供了对新创新的见解,以及只有深耕该领域数十年的科学家才能提供的背景信息。  

下载完整报告,提供 英文中文版本。

Questions and answers

聚合物研究的最新趋势是什么?

聚合物开发面临的最大挑战是什么?

是什么在推动聚合物市场的增长?

Related CAS Insights

16 billion reasons for hope: How biomarkers are reshaping cancer outcomes

2023 年最具影响力的科学突破和新兴趋势

2024 年值得关注的科学突破新兴趋势

Gain new perspectives for faster progress directly to your inbox.