我国化学工程学科的发展战略

第三节　我国化学工程学科的发展战略

一、发展思路

任何一门学科或技术原则上都要经过孕育期、成长期、发展期、成熟期和衰退期的历程。新学科或新技术通常是随着社会发展的强烈需求与开拓者的创造性思维而出现，随后经历快速成长和发展，进入成熟期。这时有两种出路可供选择：一是吸收新学科的知识，解决新技术问题，很快进入一个学科交叉和知识创新的再生期；二是坚守老一套，拒绝接受新技术的挑战，进入衰退期并最终消失。如何采取措施促进知识再生、避免衰退期是制定学科发展战略必须考虑的内容。化学工程在经历了辉煌的发展时期之后，于20世纪60年代引进“分子理论”和80年代引进“计算机模拟”进行了两次大的再生。20世纪末，化学工程与生物、纳米、材料、绿色化学和计算机的交叉渗透，迎来了化学工程的第三次再生时期。面对传统过程工业的升级改造和量化设计问题以及高新技术的挑战，化学工程进入了新的发展时期。

21世纪化学工程在科学内涵和内容上要有本质升华。传统的化学工程以设备和过程的“三传一反”为主要研究内容，集中在微观和宏观尺度上寻求答案。进入21世纪，一场深刻的变化正在悄然发生。在生物和纳米材料领域，化学工程面临的最大挑战不仅是如何放大而且还有如何缩小的问题，如细胞新陈代谢被用来生产医药，化学反应将在含有纳米组装催化剂的只有数百微米的微反应器中进行。类似这样的事例将成为21世纪化学工程必须解决的典型问题，这些更多的是属于小尺度问题。同时，长期困扰过程工业的设备和过程的放大及量化设计问题，近年来随着向小尺度（纳微米）过渡取得进展，多尺度理论和离散化方法提供了有效的解决途径。再过十年，我们将会惊奇的发现化学工程已明显地过渡到小尺度领域。化学与化学工程在介观尺度上的交叉融合将为21世纪化学工程学科的发展提供新机遇。

我国化学工程学科的发展战略必须考虑四个方面：一是工业基础及国家需求，如传统产业的绿色化升级改造在今后一个时期内仍然是一个十分重要的任务，这是我国与发达国家不同的地方。二是要认清当前活跃的生长点，迎接高新技术产业的挑战，如制药工业、纳米材料、绿色化学、微反应、多尺度理论、分子模拟及过程集成。三是我国资源和经济特色，如煤的梯级高价值清洁利用。四是学科国际趋势，要分析化学工程学科的国际发展趋势，开展前瞻性和探索性的研究，如虚拟过程工程。我们不能盲目跟踪，必须建立我国自己的化学工程学科的前沿。

二、战略目标

针对过程工业的共性问题、重大问题和前沿问题，深入开展基础研究、提高知识原创的能力。针对过程工业中的非均匀结构和时空多尺度效应，发展普适性的多尺度理论和离散化方法，提高设备和过程量化设计的能力。研究从分子到供应链管理的过程系统集成的理论和方法，建立以产品为导向的过程集成技术，提高产品和过程一体化优化设计的能力。研究新的合成技术、生物技术、纳米技术和材料技术，研究开发原创性的新过程和新产品，提高技术创新能力和国际竞争力。注重非常规或极端条件下物质转化新过程的研究，提高资源和能源的利用率以及CO₂和再生资源的循环利用，建立环境－经济协调的绿色技术基础平台。通过协调政府、学术界和工业界之间的合作共性，积极推动研究开发经费的投资，共同促进基础设施和人才队伍的建设，建立我国化学工程学科的知识创新体系。

总体战略目标如下：

①我国过程工业的现有水平与发达国家存在较大差距，化学工程要为从根本上扭转我国过程工业长期落后的局面并实现跨越式发展提供强有力的支撑。

②未来20年正是学科和产业结构的转折期，这为过程工业的跨越式发展提供了新的机遇。我们要抓住这一机遇，从经济发展需求和学科发展前沿两方面出发，力争在重要前沿领域和重大科学问题上取得重要突破，形成一批由我国科学家提出的，在国际上占用一席之地的学术理论和方法，使我国化学工程的研究水平跨入世界先进行列，并在若干领域确立国际竞争优势。

③过程工业中的许多共性问题，其科学内涵都是一致的。要通过这些共性问题的解决带动学科和产业全局的发展，这是实现过程工业的跨越式发展的根本途径。要在解决具体科学技术问题的基础上，通过归纳和提炼形成若干共性科学技术平台，如强大的计算机模拟技术和虚拟过程、非常规介质和极端条件下的物质转化新过程、复杂系统时空多尺度结构的理论及方法、以产品为导向的结构－性能－制备关系及过程强化技术、绿色过程系统集成、针对我国资源特色的绿色工艺等。

④结合我国经济建设和高新技术发展以及全面建设小康社会的战略目标，在化学工程领域取得一批原创性的科技成果，并形成具有市场竞争力的行业主导技术。

建立若干符合学科发展趋势和产业结构调整需求的世界一流水平的化学工程研究基地，培养一批具有国际影响的学术带头人和创新团队，为解决全局性和带动性的共性科学技术问题提供基本保障。