最近总有朋友问起,化工到底是干什么的,化工和化学(请参阅:什么是化学)到底有什么区别。突然记起,我五年前写过的一篇小文,于是贴上来看看。五年前很多观点还很稚嫩,大家尽管拍砖:)
大概介绍一下本文的背景:五年前,清华大学化工系把招生专业“化学工程与技术”改为“化学工程与工业生物工程”,网上议论很多。一方面,很多局外人的看法是这不过是为了提高招生分数线而玩得一个小把戏,而另一方面,系内也有很多看法,认为现在化工系越来越多的在做生物、材料相关的东西,貌似所谓的传统意义上的“化工”在高校,或者至少在科研领域,已经不存在了。我当时正好在为清华招生网写一篇介绍化工系的小文,于是在文中试图回答了这两个问题(当然,回答的有很多欠缺)。本文原题为“欢迎报考清华大学化学工程系”,在2005-2007年一直在清华招生网上用作化学工程的专业介绍。
欢迎报考清华大学化学工程系
各位同学,大家好!
提起化工,不知道大家都会有什么样的印象?或许你会想到烟囱中冒出的滚滚浓烟,或许你会想到大量的污水排入江河湖海,或者,你还会想到破败的厂房,散发着刺鼻气味的高塔,以及大量的产品积压。也许在大多数同学看来,化工是地地道道的夕阳产业。
化工真的是夕阳产业了吗?曾经,我们自己也产生过怀疑,于是,在一次中美化工论坛中,我国有关专家带着这一问题请教了我们的美国同行。出乎我们意料的是,美国同行非常简单的用两个“第一”回答了我们的问题。他们说:化工占美国GDP的份额在各个行业中排第一;美国的化工行业在世界上排名第一,因此说,化工在美国是非常受欢迎。
在中国,化工在国民生产总值中同样占有最大的比重,以2001年的数据为例,在我们8万亿的国民生产总值中,化工行业的贡献超过1.3万亿。在中国的500强企业中,中石油排名第一,中石化排名第二。这都说明,在国民经济中,化工扮演着重要的角色。同样,在我们的日常生活中,化工也无处不在。就拿一瓶纯净水来说吧。首先,这瓶水是经过27层过滤得到的,而“过滤”正是化工行业中典型的单元操作之一,而在这27层的过滤中,有简单的传统的过滤方法,同样也有膜过滤、电渗析、反渗透等高新技术;再看外面的瓶子,塑料工业的产物,大家不要小看这个塑料瓶,在上个世纪我国的这种透明的食品工业用塑料只能进口,直到2001年才由燕山石化解决了这一技术难题,实现了其国产化;再看这漂亮的商标,大家都知道,印染行业是污染非常重的,但是随着环保型印染技术的开发,这一问题正在得到缓解。
或许有人会说,这些都是非常成熟的技术了,化工已经没有发展的潜力了。那么我要告诉你,在任何时候,化工在人类现代化的进程中都起着不可或缺的作用,一方面它是传统行业进一步提升的关键,另一方面又是让高新技术走进千家万户的桥梁。从历史上看,是石油化工的发展让汽车成为流行的交通工具;是精细化工的发展带动了建筑、装潢业的发展;是先进材料的发展让芯片越来越快,让电脑从庞然大物走到每个人的案头。而目前研究的非常热的基因工程、纳米技术等之所以显得离我们很远,就是因为他们在现阶段还没有很好的与化工结合;而将这些先进技术产业化,则是下一个阶段化工行业的重要任务。化工学科自身的发展以及与其他学科的交叉融合永远是制造业发展强大的推动力。
目前化工学科正面临着空前的发展机会,主要表现为新材料制造的基础、生物技术产业化的依托、能源转化的核心、环境与发展之间矛盾的调和者、以及信息产业的材料支撑。在新材料方面,纳米、亚微米材料正越来越受到市场的重视,高性能高分子材料的需求品种和需求量进一步增加;生物技术方面,生物柴油等大宗化学品的高效生物生产、药物的缓释和控释技术、工业污水和土壤污染的高效生物修复以及工业生物催化等技术都将在今后的几年到几十年内从实验室走向工业化;能源方面,氢能源的制备和储存技术、燃料电池和新型绿色电池的开发、石油替代品二甲醚的生产工艺以及高效清洁炼油等都是90年代以来的研究热点,也是目前社会急需的技术;环境方面,一方面我们需要保护环境,另一方面现有的生产还要进一步发展,这一问题的解决有待于生态化工的进一步发展;信息技术方面,对超纯试剂和功能材料的要求越来越高,甚至可以说,这已经成为限制信息技术发展的最大障碍,此外,超分子自组装材料和电子封装材料的需求也越来越大。
说了这么多,那么,学化工究竟要学什么的呢?化工学科是在坚实的数理科学和化学的基础上,运用工程学的方法,与生物学、材料科学、环境科学等学科交叉融合,综合研究物质的传递与转化、能量的传递与转化,以及信息的传递与集成,并从中发现新的科学规律和新的技术手段。因此,一个优秀的化学工程师,具有很强的外延能力、融合能力和创新能力。根据社会需求和学科发展的需要,清华大学化工系今年按照高分子材料与工程和化学工程与工业生物工程两个专业招生。在进行两年的数理化以及工程科学基础课程的学习之后,根据个人兴趣在高分子材料、化学工程和生物工程三个方向中进行选择。清华化工系非常重视人才培养工作,在教学环节中既强调基础,又突出创新,起到了很好的效果。此外,化工系还非常重视本科生的课外科技活动,在学有余力的前提下,大二、大三同学都有机会走进实验室参与科研工作,而且每年都有本科生同学发表论文或申报专利。
在化工系,走出了8位中国科学院和工程院院士,走出了十几位国有大型、特大型企业的总经理、总工程师,走出了几十位国内外知名的学者和工程技术专家,更走出了许许多多在祖国各地为祖国的建设兢兢业业工作的化学工程师。
世纪之交,在美国化工学会提出的新世纪化工行业面临的机遇和挑战中,其中重要的一条就是“吸引最聪明、最优秀的学生进入化工行业”。亲爱的同学们,清华大学化学工程系欢迎你们!
按:本文是我一位师兄的文章,对专业的介绍比前面我的文章更生活化一些,也贴上来大家看看:)原文发表于水木清华BBS。
什么是化工
我上大学以前,也不知道什么是化工,家里人也不懂,班主任老师是化学老师,说化学好,但是清华大学在我们那里只招收化工专业,于是就进了化工系。
上了大学以后,听别人讲讲,觉得有些失望,在普通人的眼里,化工是傻大黑粗的专业,没有什么前途。实际上他们在胡说八道。我在化工领域有十年了,越来越觉得当初的选择是歪打正着。在此我对那些还拿不定主意的中学生说,如果你还没有下定决心抱什么专业,为什么不了解一下化工,报考化工专业呢?
那么什么是化工?我记得我大学班上的一位同学说,他的老师说了,化工就是教你怎么合成一小瓶子浓浓的液体,然后把这一小瓶子东西稀释成一汽油桶,然后把这一汽油桶液体再分成若干小瓶子,每一小瓶子再稀释成一汽油桶,如此循环若干遍,最后你得到了无数个小瓶子的溶液,这些溶液装到漂亮的小玻璃瓶子里,就成了商场里面卖的香水,差一些的一瓶可以卖几十块,好的可以卖多少就不知道了。这是我的同学的中学老师眼里的化工。
现代化工的发源地是西方,尤其是德国、英国、法国和美国。那么西方人怎么看化工?2003年美国化工年会上,一个反复播放的宣传片里,对化工有一个风趣地描述,说“Chemical Engineering is about turning molecules into money”。其实就是一句话,化工是个很赚钱的行业。
严肃地讲,化学工程是工程学科里面的母系学科之一。也就是工科的基础学科之一。工科的基础学科主要有机械工程,电机(电子)工程,土木工程,化学工程。其他的工程学科,几乎都是他们衍生出来的。比如仪器、车辆是从机械工程来的,自动化是从电机(电子)来的,材料学科是从机械,电子,化工交叉发展起来的,环境工程是从土木和化工交叉出来的,热能是从机械和化工交叉出来的,等等。所有的工科专业分分合合,变来变去,但是终究变不出这几个大类,所以这几个大专业方向也就始终自成一体。
化工研究的是怎样规模化地实现有价值的化学反应。从实验室试管内的产物到最后大规模的产品,是一个漫长而复杂的过程,中间涉及到了物理、化学、数学、机械、材料、力学等很多学科,所以化学工程名义上是化学的工程,但是实际上化学在其中只是一个组成部分。作为化工专业的学生,你大可不必担心将来一定和化工厂里的污水和反应器打一辈子交道,因为化工涉及的东西很多,因而应用范围也很广,无论就业还是继续深造,都有很宽的道路让你选择。
比如在美国,每年的就业市场上除了向杜邦、孟山都、道化学、拜尔等这些传统的化工公司大量需求学化工的人,还有各大治药公司、石油公司、橡胶和轮胎行业等等,也需求大量的化工人才。即使是像通用电气、Intel、IBM、Honeywell、西屋电气等等看起来和化工没什么瓜葛的公司也招收很多的化工人才。实际上,大的公司不管你主营什么产品,最终都需要一部分化工的人才。我的同学还有拿到化工博士以后到银行里工作的,因为化工中涉及到的计算机模拟技术很容易转到和金融相关的模拟上。在国内,我们还不应该忘记大的贸易公司也需要很多化工人才,因为化工品的贸易是世界上最大最重要的贸易之一,中国最大的进出口公司,中国化工进出口总公司,每年都招收不少化工专业的毕业生。
如果你毕业以后选择继续深造,那么化工也是个非常好的选择。如果你愿意,你将来可以转到和化工有关系的很多其他领域,比如材料、化学、生物、药学、石油、甚至电子。比如德克萨斯的一些微电子企业,就给德克萨斯大学化工系投入了大量的资金,让他们研究半导体和集成电路的连续化生产。这是因为化工科学在连续性操作的研究上很成熟,而连续性操作可以大大提高产品质量的稳定性同时降低成本。比如现在微电子企业的间歇性生产的利润率只有大多数化工企业的不到50%,所以怎样将化工的理念和方式引入到微电子业,也就成了一个很热的课题。我现在的研究课题,就是关于分子电路的。
最近几年由于生物学的发展,生物工程开始走进了人们的视野,由于生物和化学天生的亲缘关系,所以生物工程也就很自然地成了化学工程的一个崭新的领域。康乃尔大学、威斯康辛大学等传统的化工重镇,都把原来的系名改成了化工与生物分子工程系。大名鼎鼎的麻省理工学院化工系虽然没有改名,但是理由是“他们不需要改名,因为人人都知道他们是生物工程的重镇”,当今世界上做药物输送最有名的研究小组就在麻省理工学院化工系。清华大学化工系响应这个潮流,也改了专业名,以反映他们的研究方向。应该说,生物工程的发展,同时给化学工程打开了一个全新的、非常广阔的领域。
清华化工系的毕业生,多年来都有非常好的就业和深造前景(具体请看其网页)。他的毕业生也遍布海内外。加入清华化工系,你不会后悔的。
2004年6月24日草于橡树岭
来源:王晓明的博客
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