《ChemEngineering》：Evolution and Future Horizons of Chemical Engineering: Introducing the Updated Aims and Scope
编辑推荐：
化学工程（Chemical Engineering）站在应对人类最紧迫挑战的前沿。随着世界向着更可持续、更具韧性、更高效利用资源的未来迈进，该学科在将基础科学发现转化为可扩展的技术和工业解决方案中发挥着关键作用。化学工程的基础在众多参考书[1,2,3,4,5]
化学工程（Chemical Engineering）站在应对人类最紧迫挑战的前沿。随着世界向着更可持续、更具韧性、更高效利用资源的未来迈进，该学科在将基础科学发现转化为可扩展的技术和工业解决方案中发挥着关键作用。化学工程的基础在众多参考书[1,2,3,4,5]中有广泛记载。这些著作不仅汇编了学科基本原理，还通过持续更新和再版，反映了这一不断进步领域的持续演变。从清洁能源和可持续燃料的生产，到碳捕集、利用与封存（Carbon Capture, Utilization, and Storage, CCUS）、循环制造、水净化、先进材料、过程强化，化学工程提供了设计、优化和实施跨多个工业领域的变革性解决方案所需的科学和技术基础。
除了开发创新过程，现代化学工程采用系统导向的视角，整合反应工程、传递现象、过程设计、数据科学和生命周期思维，以在竞争性成本下最大化效率并最小化环境影响。数字化、人工智能（Artificial Intelligence, AI）、自动化及微/纳米尺度工程的日益融合正在重塑该学科，使得开发能够响应快速变化的工业需求、更具适应性和高效的过程成为可能。这些进展使化学工程不仅是技术创新的驱动者，也是全球向可持续生产、能源安全和气候中和转型的关键推动者。
为了更好地反映这一演变格局并促进前沿研究的传播，《ChemEngineering》通过六个主题部分（表1）更新了其编辑范围，涵盖了当代化学工程的广度和多样性。这些部分旨在提供一个清晰全面的框架，涵盖既有研究领域和快速兴起领域，同时促进跨学科合作与创新。
**论文解读：化学工程的发展与未来视野——《ChemEngineering》目标与范围更新**
**研究背景与问题**
化学工程作为连接基础科学与工业应用的核心学科，在应对全球可持续发展、能源转型、资源高效利用等重大挑战中扮演关键角色。然而，传统化学工程的定义和边界已无法充分涵盖数字化、人工智能、纳米技术、生物工程等新兴领域的快速发展。当前存在的主要问题包括：学科范畴的碎片化导致跨领域研究缺乏统一框架；过程效率与环境影响的平衡需更系统的优化方法；新兴技术（如AI、数据科学）与传统工程原理的融合缺乏明确指导方向。为应对这些挑战，《ChemEngineering》期刊决定更新其目标与范围，旨在通过划分六个主题部分，构建一个全面且连贯的出版框架，以促进高质量研究并推动跨学科协作。
**研究内容与结论**
研究人员对化学工程的现代角色进行了系统梳理，并基于期刊的编辑定位，重新定义了六个互补的主题部分，分别涵盖过程与反应系统工程、人工智能与数据科学、分子与产品工程、材料与纳米结构系统、能源环境与生化工程、可持续性与安全工业系统。这些部分共同反映了学科的未来方向，即从传统的过程设计扩展到数字化、智能化、可持续化及生命周期的综合优化。结论指出，更新后的范围将加强期刊作为学术、研究和工业界传播创新解决方案的跨学科平台，支持能源转型、循环经济、绿色制造等全球性议题。论文发表在《ChemEngineering》。
**主要关键技术方法**
研究人员在定义新范围时，采用了系统性的文献综述与学科前沿分析，结合了过程系统工程（Process Systems Engineering）中的建模与优化方法、人工智能（AI）与机器学习（Machine Learning）的数据驱动建模、分子与产品工程中的计算机辅助设计（Computer-Aided Design, CAD）、材料表征技术（如扫描电子显微镜SEM、X射线衍射XRD）、以及生命周期评估（Life Cycle Assessment, LCA）等技术。此外，还涵盖了过程强化（Process Intensification）中的新型反应器设计、数字化双胞胎（Digital Twins）与信息物理系统（Cyber-Physical Systems, CPS）的集成方法。
**研究结果**
- **过程与反应系统工程**：通过设计、建模和优化工业过程，结合过程强化、节能技术及新型吸附过程（如变压吸附、电场驱动吸附），为下一代制造提供基础。研究强调传递现象（流体力学、传热、传质）与多相反应系统热力学的重要性。
- **人工智能与数据科学**：开发虚拟传感器、过程监控与预测性维护，结合机器学习优化动态操作条件下的决策，以及数字双胞胎与信息物理系统，支持智能制造的实时优化。
- **分子与产品工程**：从分子尺度设计材料与界面，预测宏观行为，并针对制药、食品、香精等领域开发高性能功能产品，同时涵盖生物质增值（Biomass Valorization）以满足循环生物经济需求。
- **材料与纳米结构系统**：聚焦纳米结构材料的合成与表征，用于能源存储与转换（如电池、超级电容器）、催化材料（环境与能源应用）、聚合物基复合材料、功能膜（气体/液体分离）及吸附剂（水处理与气体净化）。
- **能源、环境与生化工程**：推动可再生能源技术（如氢能生产与储存）、新型催化转化路径（热催化、光催化、声催化、电催化、机械化学等），以及生物能源与生物炼制设计，同时关注污染控制、废物资源化与环境生物过程。
- **可持续性、安全与工业系统**：实施循环经济原则与生命周期评估，通过技术经济分析（Techno-economic Analysis, TEA）和放大方法桥接实验室与工业应用，涵盖安全工程与风险管理，以及工程领导力与教育。
**讨论与结论**
讨论部分指出，每个主题部分均需平衡基础科学与工业挑战，通过跨学科合作推动创新。结论部分翻译如下：
化学工程（Chemical Engineering）已持续响应社会需求的变化，从传统基础扩展到新兴技术、数字化、先进材料和可持续制造。为保持在这些发展的前沿，本期刊围绕六个互补部分更新了编辑结构，这些部分共同反映了学科的广度和未来方向。新部分旨在捕捉这一多样性，涵盖从过程设计、建模与优化到人工智能与数据科学、分子与产品工程、先进材料、能源与环境技术，以及可持续性、安全与工业系统。它们共同提供了一个连贯的框架，用于发表同时涉及基础科学进展和工业挑战的高质量研究。这一更新范围强化了期刊的承诺，即作为学术、研究机构和工业界传播解决能源转型、循环经济、数字转型、可持续制造和先进过程工程相关全球挑战的创新解决方案的跨学科平台。期刊欢迎作者、审稿人及更广泛的化学工程社区支持这一新编辑框架。预计这些更新后的部分将促进科学卓越、鼓励跨学科合作，并推动推动化学工程理论与实践的有影响研究。
