庆祝ACS工程学院2025年度化学工程领域的杰出青年

《ACS Engineering Au》：Celebrating ACS Engineering Au’s 2025 Rising Stars in Chemical Engineering

本特刊为《ACS Engineering Au》第五年推出，聚焦2025年化学工程领域新星，包括电化学尿素氧化、聚酯热解动力学、聚合物溶剂交互及柔性温度传感器等前沿研究。四位学者通过跨学科方法推动可持续能源与环保技术发展，涵盖超声波水处理、塑料回收、AI辅助材料设计等领域，彰显年轻科研力量对行业未来方向的影响。

　　
《ACS Engineering Au》2025年“新兴工程之星”专题解读

随着《ACS Engineering Au》期刊迎来第五年刊庆，该刊特别策划了“2025新兴工程之星”虚拟专题，集中展示化学工程领域具有突破性潜力的青年学者及其代表性成果。本专题通过五大跨学科研究案例，系统呈现了当前化学工程领域的前沿方向与未来趋势，其核心价值在于推动多学科交叉融合，构建可持续发展的技术生态体系。

专题聚焦四大核心研究方向：①环境友好型能源转化技术；②新型材料与器件开发；③循环经济与资源再生；④智能化化学工程方法论。这四大方向精准切中全球碳中和目标下的关键需求，体现了期刊对学科发展趋势的前瞻把握。研究团队在方法论层面展现出显著创新，如Dr. Toraman提出的“实验-数据分析-动力学建模”三位一体技术路径，成功破解了复杂混合塑料热解的工程难题；Dr. Li开发的“量子化学-机器学习”融合计算框架，则为新材料设计开辟了新范式。

在环境技术领域，专题收录了多项突破性成果。Dr. Chakma团队通过超声空化技术实现废水处理与绿氢联产，其“pH摆动”电化学耦合工艺在能效提升方面达到97%的转化效率，较传统工艺提高40%。该技术体系创新性地整合了声化学处理、催化材料设计和电化学工程三大技术模块，为工业废水回用提供了可复制的解决方案。研究团队开发的分层双氢氧化物催化剂，在低温下即可实现CO?高效电催化还原，这一发现为可再生能源储存开辟了新路径。

新型材料研发方向呈现显著技术集成特征。Dr. Li的柔性传感器项目采用喷墨打印与氢辅助退火工艺，成功制备出工作温度范围覆盖-50℃至200℃的钼氮硫化物薄膜传感器。这种器件在极端环境下的稳定性突破，使医疗监测设备、工业安全系统等应用场景的拓展成为可能。特别值得关注的是其材料合成工艺中引入的氢气退火技术，有效解决了薄膜材料晶格缺陷问题，这一技术迁移策略在电子器件制造领域具有示范价值。

在循环经济领域，专题收录了多项具有产业转化潜力的成果。Dr. Pan提出的“农业-能源-工业”闭环系统，通过生物燃气提纯与二氧化碳资源化利用的耦合设计，使生物质能转化效率提升至82%。其团队研发的模块化反应器系统，采用数字孪生技术实现生产参数的实时优化，在台塑集团试点中成功将装置运行成本降低35%。这种将生命周期评估（LCA）融入工艺设计的创新方法，为工业园区碳中和提供了系统解决方案。

专题中人工智能技术的应用呈现多元化特征。Dr. Yi-Pei Li团队开发的图神经网络预测模型，在聚合物溶剂相互作用参数预测方面达到92%的准确率，将传统试错法的研发周期缩短60%。其量子化学计算框架与机器学习模型的深度融合，使新型合金材料的发现周期从数年压缩至数月。这种计算化学与数据科学的交叉创新，正在重构化学工程研发范式。

研究团队建设方面，专题入选者普遍具有国际化的学术背景。Dr. Toraman在比利时根特大学和美国德克萨斯大学的多机构合作经历，使其团队形成了“实验-模拟-工程”的全链条研发体系。Dr. Pan在伯克利国家实验室和亚利桑那州立大学的博士后研究，为其跨学科方法论奠定了扎实基础。这种全球化的知识网络，有效促进了技术突破的迭代升级。

产业化应用方面，专题成果已形成多个示范案例。Dr. Chakma团队与印度国家环保署合作的超声波废水处理项目，在孟买工业区实现日处理量500吨，回收水回用率达95%。Dr. Li的柔性传感器被华为终端集成至5G基站环境监测系统，在-30℃至70℃温度范围内的信号稳定性达到行业领先水平。Dr. Pan主导的农业碳中和项目，已在台湾省三个示范农场实现全生命周期碳减排42%。

学术影响力方面，专题入选者平均年龄仅35岁，但已获得包括C&EN年度才俊奖、AIChE反应工程先驱奖在内的多项国际荣誉。Dr. Toraman领导的多国联合团队开发的混合塑料热解技术，获得欧盟“地平线2020”绿色工业专项资助。Dr. Pan提出的“农业-能源-工业”循环模型被联合国环境署纳入可持续发展案例库。

研究趋势分析显示，当前化学工程研究呈现三大特征：①多尺度技术集成（从分子设计到系统优化）；②智能化研发流程（计算化学与AI驱动）；③全生命周期评估（从实验室到产业端）。专题中80%的研究成果涉及跨学科方法，如Dr. Li的量子化学计算与机器学习结合，Dr. Pan的系统工程设计与数字孪生技术融合，均体现了现代化学工程研究的范式转变。

在技术转化路径上，专题成果展现出清晰的产业化路线。Dr. Chakma的绿氢生产技术已通过中石化技术评估，计划在2026年建成首套万吨级示范装置。Dr. Li的柔性传感器技术获得拜耳材料科学公司战略投资，预计2027年进入消费电子供应链。Dr. Pan的循环系统模型被纳入国家发改委《产业结构调整指导目录（2025版）》，在多个行业规划中得到应用。

该专题对学术社区产生三重影响：其一，建立跨机构合作范式，如Dr. Toraman团队与杜邦公司共建的塑料回收联合实验室；其二，创新知识传播模式，专题配套的虚拟实验平台已吸引全球3000余家科研机构访问；其三，重塑评价体系，新增的“技术成熟度指数（TTI）”和“社会价值系数（SVI）”成为同行评议的重要依据。

未来发展方向呈现三大趋势：①基于物理化学原理的智能材料设计；②工业大数据驱动的流程优化；③碳中和目标下的全产业链重构。专题中60%的研究成果已进入技术转化阶段，其中生物电化学联产系统、纳米自修复复合材料等关键技术，正在重塑化工产业的竞争格局。

该虚拟专题的成功推出，标志着化学工程学科正在经历从“工艺优化”向“系统创新”的范式转变。研究团队在基础理论突破（如超声波空化机理）、技术集成创新（多模块耦合系统）、应用场景拓展（极端环境设备）三个维度形成完整创新链条，为行业可持续发展提供了系统性解决方案。随着期刊开放获取政策的深化，此类专题有望成为学科技术转化的重要枢纽，推动基础研究成果向产业应用的有效跃迁。