
化学工业是国民经济的支柱产业,关乎国计民生与科技创新全局。从实验室基础研究到工程技术转化,从产业安全发展到全民科学素养提升,我国化工领域走过了不平凡的发展历程。91岁高龄的金涌院士深耕化工领域六十余载,亲历我国化工产业从弱到强的蜕变,在技术研发、成果转化、科学普及等方面作出卓越贡献。近日,在清华大学附近的蓝旗营小区,本刊专访了金涌院士,并请他讲解关于化工产业发展、科研育人、科普传播与技术转化的真知灼见。
当前社会上不少人对化工行业存在安全顾虑,甚至谈“化”色变。您认为化工行业的安全风险本质是什么?如何才能从根本上保障化工生产安全?
金涌:化工行业的安全事故,绝大多数并非化工技术本身的问题,而是人为因素导致。一些企业为降低生产成本、追求短期利益,无视安全规范、违规操作,这是引发事故的核心根源。化工生产的风险是可知、可预测、可防控的,它不像交通事故具有突发性,只要严格遵循科学规律、落实安全管理,完全能够实现安全稳定运行。
随着我国产业结构不断优化,落后小化工企业逐步淘汰,大型化工企业的安全投入、管理体系日趋完善。大企业一旦发生安全事故,经济损失、品牌影响、社会代价极大,因此会主动严守安全底线。我们可以借鉴国际先进经验:新加坡国土面积狭小,却拥有全球领先的石化产业,裕廊工业园区环境优美、管理规范,如同花园一般,核心就是资金投入到位、人员管理到位、操作规程到位。这充分证明,化工产业完全可以做到安全与发展并行。
化工安全没有捷径,必须守住两条底线:一是足额的安全与环保投入,不偷工减料、不简化流程;二是专业的管理团队与严格的制度执行,所有操作都要按标准、按流程,杜绝“伪创新”“乱革新”。只要坚守这两点,化工生产就能够防患于未然。
我们清华大学化学工程系反应工程实验室于1976年建立,至今已传承四代人,成功转让数十项化工技术,支撑了国内众多大型企业的技术升级。但是,技术是死的,人是活的,再先进的技术,也需要严谨执行。化工领域的创新必须建立在科学原理与安全规范之上,绝不能为了利益突破安全红线。我们推动化工产业发展,既要研发好技术,更要传播规范理念,让企业守规矩、懂敬畏。
社会上不少人仍将化工等同于“落后产业”“污染产业”,但精细化工、新材料等领域科技含量极高。您如何定位化工产业?它在国家发展中到底扮演什么角色?
金涌:这种认知是极大的误解。化工不是落后产业,而是支撑现代文明的基础性、战略性、高科技产业,是衣食住行、高端制造、国防军工可持续发展的底层支柱。
第一,支撑人类基本生存与生活。衣:我国是全球合成纤维第一大国,没有化工就没有充足的衣物供给;食:化肥、农药、土壤改良技术保障粮食安全,养活全球数十亿人;住:水泥、涂料、保温材料、装修材料均来自化工;行:传统燃油、现代锂电池、轮胎、轻量化材料,全部依赖化工。可以说,现代化工支撑着整个人类文明社会运转。
第二,支撑高端制造与国防科技。歼‑20、大飞机、航天装备等国之重器,核心是高端材料;没有高端化工,就没有高性能碳纤维、特种塑料、密封材料、隐身材料。当年我国无法生产T600碳纤维时,国外曾以材料限制我们的飞机产能。如今我们自主突破到T1000、T1200级,彻底打破垄断。高端制造的竞争,本质是材料与化工的竞争。
第三,保障人类社会长远可持续发展。未来三五百年,地球矿产资源终将枯竭,人类必须依靠循环经济,把废弃物重新转化为材料与产品,而实现这一目标的核心手段就是化工。化工既是当下发展的基石,也是未来永续发展的保障。
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金涌:我国化工产业必须走高端化、绿色化、精细化、材料化、循环化的升级之路,重点在五个方向。
一是向高端材料升级。从基础化工品转向高性能纤维、工程塑料、电子化学品、生物基材料、新能源材料等高附加值产品,支撑航空航天、电子信息、新能源汽车等国家战略产业。
二是向绿色安全转型。淘汰落后小化工企业,强化大企业环保与安全投入,推广清洁生产、节能降耗、安全技术,将化工园区变成“绿色花园”,产业发达与环境优美并行。
三是向精细化工延伸。提高专用化学品、功能性化学品的占比,提升产品差异化、定制化能力,满足各行各业高质量发展需求。
四是向循环经济深度融合。推动原料循环、生产循环、产品循环,实现“变废为宝、吃干榨净”,降低资源消耗与污染物排放。
五是强化自主创新与成果转化。攻克“卡脖子”化工技术,完善产学研用体系,让实验室技术快速走向生产线,提升我国全球竞争力。
您年逾九旬仍致力于科学普及工作,牵头打造优质科普作品,为何如此重视化工科普?当前科普工作的核心是什么?
金涌:我坚持做科普,源于三重初心:一是国家培养了我,我要以科普回报社会;二是身体条件允许,希望尽己所能传递科学知识;三是作为教育工作者,有责任让青少年了解科学、热爱科学。
社会上对化工行业的误解,根源在于科普工作的缺失。很多人不了解现代化工的绿色、安全、高端,对化工前沿技术一无所知,甚至产生恐惧心理。中学化学老师缺乏接触科研与产业的机会,难以向学生传递前沿知识,青少年对化工的认知停留在课本上的基础理论,这不利于学科发展与人才培养。
为此,我在中国工程院提议打造化工科普视频教材,历时四年、筹资700万元,策划拍摄《探索化学化工未来世界》系列科普作品。这套作品包含20个化工前沿故事,每个故事10分钟,配套光盘、U盘与教师用书,由院士牵头撰写内容,兼顾科学性、科普性、趣味性。我们首批复制2万套,免费赠送云贵川等地区的中学化学教师,帮助青少年了解数字化工、石墨烯、高分子材料等前沿领域。
科普不是简单的知识灌输,而是要把深奥的科学道理用通俗易懂的语言讲明白。爱因斯坦曾用生动案例讲解相对论,这启示我们:做科普要找到恰当的表达方式,让普通人听得懂、记得住、有兴趣。如果科学家不能用简单的话解释自己的研究,说明其还没有真正理解研究的本质。
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在新媒体时代,科普传播方式发生巨大变化,您认为如何提升科普的传播力与影响力?
金涌:新时代科普要顺应传播趋势,短视频、新媒体平台是重要载体。现在大众更愿意通过视频获取知识,我们要把专业内容转化为短小精悍、生动有趣的短视频,以此扩大科普覆盖面。
做好科普要坚守“三性原则”:第一是科学性,内容必须准确严谨,不传播模棱两可的信息;第二是科普性,语言通俗易懂、逻辑清晰,让非专业人士能够理解;第三是趣味性,用故事、案例、动画吸引受众,让科普有吸引力、感染力。
目前,中国工程院、中国科学院都要求院士每年开展科普活动,形成常态化科普机制。我希望更多科学家投身科普事业,把前沿科技传递给大众,消除行业误解,激发青少年的科学兴趣,为我国科技事业培育后备人才。科普看似小事,实则关乎民族科学素养,关乎国家未来发展。
您的科研生涯跨越中国科学技术大学、清华大学两所顶尖学府,还曾经历学科方向的调整,能否分享您的科研历程与职业选择?
金涌:我1959年从苏联留学归国,先进入中国科学技术大学工作,十年后随学校搬迁至安徽合肥,后续因特殊机缘回到清华大学,至今已在教育与科研一线耕耘六十余年。
早期我从事放射化学研究,中科大放射化学系是我国核化学领域的重要力量,为国家核工业培养了大批人才。但受资源、政策等因素影响,我国放射化学发展一度放缓,清华大学化工系也从工程化学(放射化学方向)转型为化学工程系,主攻石油化工。我也随之调整研究方向,投身石化领域,这既是国家产业发展的需要,也是科研工作者的责任担当。
在科研实践中,我还曾参与兰州合成橡胶、磁粉产业化等国家重点项目。上世纪七八十年代,我们攻克丁基橡胶合成技术,将反应温度从零下100℃提升至零下50℃,大幅降低工业化难度。这些探索为我国化工产业自主创新积累了宝贵经验。
无论研究方向如何调整,我始终坚守化工领域,因为化工是支撑国家工业体系的基础,是解决能源、材料、环境等关键问题的核心力量。作为科研工作者,紧跟国家需求、服务产业发展,是我毕生的追求。
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您亲历了我国石油化工产业的发展,如何看待我国油气资源与炼油技术的现状与未来?
金涌:我国石油化工产业经历了从无到有、从弱到强的发展历程。早期大庆油田等国内油田支撑了我国炼油产业起步,大庆原油直链烃含量高,是一种全球优质原油资源。随着国内油田进入开采后期,我国逐步加大进口原油力度,中东、俄罗斯等地区的高硫油、重质油成为主要原料,这对我们国内的炼油技术提出了更高要求。
当前,我国炼油技术已达到国际先进水平,能够处理各类低品质原油,实现清洁高效生产。但我们也要清醒认识到,全球炼油产业正朝着“少产油品、多产化工品”的方向转型,以应对新能源汽车发展带来的挑战。未来,我国炼油产业需进一步强化技术创新,推动炼化一体化发展,提升高端化学品供给能力,实现从“炼油大国”向“炼油强国”跨越。
同时,随着国际能源格局变化,俄罗斯等国家的原油进口通道逐步畅通,我国西北、西南地区的石化产业有望迎来新的发展机遇,原料保障能力将持续提升。
科技成果转化是全球科研领域的难题,被称为创新“死亡谷”。您带领团队成功转化多项前沿技术,在这方面有哪些宝贵经验可以和大家分享?
金涌:工程科学研究的最终目的是产业化,是推动工业进步。我国科研成果转化率偏低,核心原因在于企业风险意识不足、应用场景缺失、风险投资缺位,大量前沿技术被困在实验室,无法走向生产线。
我们团队始终坚持“面向产业、服务产业”,上世纪80年代到本世纪初,成功转化二三十项化工技术,覆盖苯胺、炼油、新材料等多个领域。但在转化过程中,我们也遭遇过诸多困境:对于我们的很多超前技术,国内企业却不敢接受,不想承担“第一个吃螃蟹”的风险,即便技术比国外更先进,也无人愿意尝试。
2000年左右,我们研发出纳米碳管批量生产技术,能够实现百吨、千吨级规模化制备,这在当时处于全球领先地位。但国内企业既不会应用,也不愿投入,技术闲置七年之久。最终一家美国风投机构收购该技术,将其应用于锂电池导电剂,如今已成长为行业巨头,创造了巨大经济价值。
还有炼油多产化学品技术,我们二三十年前就完成研发,在济南炼厂完成中试验证,效果优异,但国内炼厂均不接纳。无奈之下,我们将技术转让给巴西企业,投产后效果显著。随后全球最大炼油企业埃克森美孚公司主动找到清华大学,寻求技术合作,我们最终达成二代技术合作协议,获得千万美元级转让费,这也是清华大学化工系单项技术转让的最高金额。值得一提的是,我们还用技术转让资金购置世界顶级电子显微镜,大幅提升科研硬件水平,形成“科研—转化—再科研”的良性循环,这就是成果转化的价值所在。
这些经历让我深刻认识到:前沿技术转化,需要企业的魄力、资本的支持、市场的培育。国内企业不能只追求短期利益,要敢于承担创新风险;科研团队要坚持自主创新,掌握核心技术话语权;国家要完善成果转化体系,搭建产学研合作桥梁,让更多中国技术服务中国产业。
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金涌:破解成果转化“死亡谷”,需要多方协同发力。第一,企业要转变观念,树立“创新是核心竞争力”的意识,摒弃“重引进、轻自主”“求稳妥、怕风险”的思维,主动与高校、科研院所合作,承接前沿技术。
第二,强化风险投资支撑。前沿技术在产业化前期确实是投入大、风险高,需要政府引导基金、社会资本共同参与,为技术转化提供资金保障。
第三,完善产学研协同机制。高校要立足产业需求开展研究,避免“纸上谈兵”;企业要深度参与研发过程,明确应用场景,让技术从研发之初就贴合工业化需求。
第四,保护知识产权。明确技术归属与利益分配,保障科研团队与企业的合法权益,激发双方创新与转化的积极性。
您是我国循环经济领域的先行者,上世纪90年代就推动清华大学与贵阳市开展循环经济合作,能否介绍这段成功合作的来龙去脉?
金涌:上世纪90年代,我牵头开展循环经济研究与推广,恰好贵阳市政府主动找到清华大学,希望打造全国首个全方位循环经济示范城市。贵阳拥有丰富的磷、煤资源,但城市发展空间受限,双方一拍即合,开启深度合作。
一是打造磷煤一体化产业,依托当地磷矿、煤炭资源,发展高端磷化工、煤化工,实现资源高效利用;
二是优化城市空间布局,规划建设金阳新区(注:2000年初,贵阳市在老城区西北部的金华、阳关一带建设城市新区,“金阳新区”应运而生,名字取自境内金华农场、阳关农场的首字。因“金阳”与四川省凉山彝族自治州的“金阳县”重名,为避免行政区划名称混淆,2012年12月21日,金阳新区更名为现在的“观山湖区”),打通交通隧道,拓展城市发展空间;
清华大学建筑、化工、环境等多个院系参与合作,发挥多学科优势,为贵阳提供规划、技术、资金等全方位支持。在短短一年多时间里,我们协助贵阳筹资200多亿元,推动循环经济项目落地,为贵阳的产业升级与城市发展奠定了坚实基础。
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循环经济对我国化工产业绿色转型有何意义?未来如何推动化工行业与循环经济深度融合?
金涌:循环经济是化工产业绿色发展的必由之路。化工行业是资源消耗与废弃物排放的重点领域,通过循环经济模式,能够实现资源高效利用、废弃物资源化、节能减排,破解发展与环保的矛盾。
我国化工产业要推动三大循环:一是原料循环,优化原料结构,提高再生资源、副产物的利用比例;二是生产循环,推广清洁生产技术,实现废水、废气、废渣资源化利用;三是产品循环,发展可降解、可回收材料,构建产品全生命周期循环体系。
未来,我们还要依托区域资源优势,打造循环经济产业园区,推动企业间物料互供、能源共享,形成上下游协同的产业链。同时,强化技术创新,研发绿色催化、高效分离、低碳工艺等关键技术,让循环经济从理念变为现实,推动我国化工产业向绿色、低碳、高效转型。
金涌:我觉得,当下的科技创新还谈不上“过热”,创新永远是国家发展与民族进步的根本动力。在大国竞争时代,一个国家没有持续创新,将无法立足,更无法前进。
当前,我国与美国的核心差距依然在科技创新。美国汇聚全球顶尖人才,长期占据产业链高端,因此不断试图对我国进行技术封锁与遏制,本质是忌惮我们向高端产业攀升、打破现有格局。我们绝不能长期停留在产业链低端,必须向高端突破,而这一切只能依靠自主创新。
从全球视角看,创新早已是世界共识。2025年诺贝尔经济学奖三位得主的核心研究,均指向创新驱动长期经济增长。他们的结论清晰有力:过去近200年全球经济持续增长,不靠资本堆砌、不靠劳动力简单叠加,而是靠知识转化为创新能力。只有创新,才能推动世界经济持续向前。
我国经济总量已稳居世界第二,传统要素驱动的增长模式难以为继,下一步我们要实现高质量发展、迈向强国行列,唯一出路就是创新。我们正处在科技发展的关键节点,创新投入不是多了,而是远远不够;创新布局不是过热,而是恰逢其时、必须坚持。
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在您看来,为什么我们国家到了必须以创新驱动发展的阶段?坚持科技创新对我国意味着什么?
金涌:世界科技发展中心始终在转移,如今正朝着东方加速而来,我们正处在历史性机遇关口。过去我们依靠劳动力、资源、市场实现快速发展,现在这些优势逐步减弱,经济要继续跃升、产业要迈向高端、人民要过上更好生活,只能靠科技创新。
创新对我国的意义,体现在三个层面:一是打破外部遏制,把关键核心技术掌握在自己手中,保障产业链、供应链安全;二是驱动产业升级,让传统产业提质、新兴产业壮大,构建新质生产力;三是夯实强国根基,让中国从经济大国走向科技强国、制造强国,赢得国际竞争主动。
所以,科技创新不是可选项,而是必答题;不是短期热潮,而是长期国策。我们不仅要持续投入、持续突破,还要让创新理念深入人心,让全社会尊重创新、鼓励创新、参与创新。
您深耕化工领域六十余载,对我国化工领域的青年科研工作者、青年学子有哪些寄语与期望?
金涌:自1976年清华大学化学工程系反应工程实验室建立以来,四代人接续坚守化工科研与转化领域,始终秉持“创新要落地、技术要报国”的信念。化工是朝阳产业,永远不会过时。人类的衣食住行、国家的高端制造、国防军工、新能源、新材料等领域,都离不开化工技术的支撑。青年一代要坚定专业自信,热爱化工、投身化工。
第一,坚守报国初心。把个人理想融入国家发展,立足国家需求开展研究,为解决“卡脖子”技术、推动产业升级贡献力量。
第二,夯实专业基础。化工是实践性极强的学科,既要掌握理论知识,更要深入实验室、生产一线,提升工程实践能力。
第三,勇于创新突破。敢于挑战前沿问题,不迷信权威、不墨守成规,在基础研究、技术转化、科普传播等方面大胆探索。
第四,恪守科学精神。严谨求实、精益求精,坚守安全底线、道德底线,做有责任、有担当、有情怀的科技工作者。
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感谢金涌院士接受专访,您的科研历程、报国情怀与科普精神令人敬佩,为我国化工产业发展与科技传播提供了宝贵指引。
金涌:我只是做了一名科研工作者、一名人民教师应该做的事。希望我国化工产业不断创新、绿色发展,希望更多青少年爱上科学、投身科技,为实现科技强国梦想共同奋斗。
九十载春秋岁月,六十余载科研耕耘。金涌院士以赤子之心投身化工事业,从实验室到生产线,从讲台到科普一线,始终坚守“化工报国、科普育人”的初心。他用一生践行科技工作者的使命,破解产业难题、传播科学知识、培育后备人才,为我国化工产业高质量发展注入不竭动力。为了鼓励我们坚持传播科技知识,金涌院士临别时,还赠送我们一套他主编的图书《探索化学化工未来世界——值得为之付出一生》,并在书上题字“祝《中国科技信息》杂志社越办越好!”。
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国务院学位委员会化工学科评议组召集人(第三届、第四届)。北京市政府专业顾问(第四届至第六届)、中国颗粒学会、中国化工学会常务理事,中国生态经济学会副理事长,中国环境学会顾问。北京化工大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学等校兼职教授。长期从事化学反应工程、流态化反应工程教学与研究工作。1959年毕业于原苏联乌拉尔工业大学,1959年至1961年在天津大学深造,1961年-1972年在中国科技大学任教,1973年至今在清华大学任教。1997年当选为中国工程院院士。
多年来获得原创学术成果有:通过气固湍流流场时空结构研究,提出了气固流态化流型转变的机理模型和定量判据;气固并流下行床流体力学、传递学的系统研究;团聚流态化行为的提出和基础研究。在工程开发应用研究方面:发明了湍动流化床新型复合内构件,改善了流化质量,解决了工程放大的难题,成功地用于指导六种工艺,三十余台大型工业流化床反应器的改造或设计。所研究的气固循环流化床、气固超短接触催化反应器,移动床重整反应器、大型节能干燥装置等已成功地应用于工业过程,在生态化学工程与工艺、产品工程、亚微米与纳米粉体技术研究与应用方面也取得重要突破,获得显著经济和社会效益。
曾获人事部中青年有突出贡献专家称号,全国优秀教师奖、全国五一劳动奖章获得者、北京市高校名师奖。先后获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖1项、部委级科技进步一等奖1项,二等奖4项及三等奖3项、教育部优秀博士论文指导教师奖2次、全国技术专利北京专利技术金奖1项。获2006美国化学工程师学会PSRI讲座奖。在国内外发表学术论文350余篇,获技术专利37项。
杂志收录情况:《中国知网》《中国期刊核心期刊(遴选)数据库》《中国学术期刊综合评价数据库(CAJCED)统计源期刊》《中国期刊全文数据库(CJFD)》《中国科协、中国图书馆学会(解读科学发展观推荐书目)》
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