看不见、摸不着的M13噬菌体病毒，通过基因改造，“学会”了发电，成为能提高锂电池电量和功率的重要材料。

    受损伤的航天器，借助特殊的复合材料，可以像受伤的动植物一样，识别自身损害，快速进行自我修复。

    一粒普通的药丸，利用先进的药物传递技术，实现了定时、定量和定向释放，药物使用变得更加精准、便利。

    这些“脑洞大开”的知识、技术与创意，正是清华大学化工系金涌院士发起，由清华大学化工系联合华东理工大学、南京工业大学、太原理工大学等单位共同制作的《探索化学化工未来世界》系列科普片中的生动片段。“病毒制造”“复合材料”“智能释药”——10部短片、每段10分钟，将无比神奇的科学现象和科技成果娓娓道来，展现一个个无比奇妙的化工世界。

 

《探索化学化工未来世界》光盘资料。

    “我们希望通过这套科普作品，将最先进、最前沿的化学化工技术进展深入浅出地介绍给大家，让人们从科学和工程的前沿视角，看到不一样的美丽化学和美丽化工，吸引更多青年投身化学化工的学习和研究，并立志终生从事化学化工事业。”金涌院士说。

“化学和化学工程是仅次于上帝的人”

    提及化学工业，也许有人会想到环境污染、气候变暖、碳排放超标，以及常常见诸新闻的爆炸事故。笼罩在质疑、恐惧阴影下的化学工业，在人类生活和社会发展中，究竟扮演着什么样的角色？

    “事实上，现代社会的经济发展和人类的衣食住行，都离不开化学和化工产品。”金涌院士介绍说，我国每年生产的合成纤维约占全世界60%，可为全球每个人制作4套衣服；生产的农用化学品，如化肥、薄膜、农药等，使粮食产量从建国初的1亿吨提高到如今的6.5亿吨；全国每年新增建筑面积16-20亿平方米，水泥、钢筋、塑料、涂料等大都来自化学工业领域；中国已是世界第一大汽车产销国，汽车生产和使用所需的汽油、柴油、电池、钢材、橡胶等同样来自泛化学工业。

 

微观生物的电镜图。

    化学和化学工程更是高新科技的源头和支撑。先进制造业的发展需要各种高性能材料，包括高强度、高耐热、高耐寒、高耐磨、高气密封、高超导、超细、超含能、超结构和自组装材料等，都需要化学和化学工程技术的发明和制造。

    化学工业为解决能源短缺问题提供了广阔前景。100年、500年、1000年以后，地球上现在常用的矿产资源、化石能源可能所剩无几。只有依靠化学和化工开发可再生资源和清洁能源，才能使社会经济循环永续发展。

 

锂电池运行原理示意图。

    “自然界合成的物质，大概是107 到1010种。可以人工合成的物质，据估计达到1030、甚至10200种。人工合成前景之广阔，无疑将对人类福祉起到巨大推动作用。夸张一点说，化学和化学工程是仅次于上帝的事业。上帝没给我们的，它给了。”金涌说。

    然而，由于管理缺位和安全意识淡薄，一些和化学工业有关的事故频发，人们似乎患上“化工恐惧症”“化工焦虑症”，对化学工业避之唯恐不及。金涌非常担忧，“近年来许多负面信息，把化学工业‘妖魔化’了。民众对化工产生了偏见，家长和学生对学习化工怀有恐惧心理。作为关系国计民生的基础性专业，却在专业人才培养环节遇冷。如不能及时解决这个问题，必将对我国化工学科教育和化工产业进步产生难以估量的负面影响。”

    “向社会普及化学化工知识，尤其要对青年做出正确引导。让他们知道，我们的世界会因为化学工业而更加美丽。” 在金涌看来，在基础教育中以科普形式传递化学前沿知识，是增加化学化工学科吸引力的一个有效途径。“我们当然也可以到中学做讲座、办夏令营，但毕竟受众面小。如果把几万张科普光盘、几万本科普参考书配备给中学，给新入学的相关专业大学新生播放科普片，效果会大不一样。”

    在青少年中加强化工知识科普教育的念头就像一粒种子，在金涌院士心中迅速萌发。

43位院士倡议，6年努力，是让青年了解化学化工

    2009年，经金涌院士发起，中科院、工程院43位院士联名发表了《振兴化学与化学工程教育，从中学生抓起》的倡议书，号召通过化学化工的科普教育，让更多青年学生了解化学化工专业的前沿进展。2010年，“‘高中化学与工程’教育与我国社会经济发展优化衔接研究”项目由中国工程院批准立项。2012年，该项目分别被列为中国工程院和中国科学技术协会的重点资助项目。

    由金涌院士总策划，清华大学化工系教师组成项目实施团队，多位院士、几十位在高校及研究机构从事教学科研的专家，热忱参与短片制作及配套科普书的编写。期间，院士及专家们在几乎没有任何可现成利用资料的情况下，从零开始、反复摸索，召开研讨、修改会议上百次，反复打磨修改各方面的细节问题。

 

碳元素的一种单质富勒烯，又名足球烯。  

    物有甘苦，尝之者识；道有夷险，履之者知。“科技工作者除了做研究，也有义务为社会服务。再伟大的科学家也有进行科普宣传的责任。”金涌说，“相较于做研究写论文，科普工作并不是件容易上手的事情。尤其考虑到受众是对专业知之不多的中学生，视频选择哪些主题，以什么形式表现，都需要一步步摸索。”

    选题曾是团队面临的首要问题。大家“理所应当”地认为，应该从化学发展史讲起，使中学生对化学和化学工业有整体而全面的认知。于是，团队老师拿着脚本，在一次化学夏令营上讲给学生们听，但同学们普遍反应过于简单。“他们很熟悉互联网，基本的知识点可以很快查到。讲到‘合成氨工业的诞生被誉为近代化学工业的开端’时，学生说‘都什么时候了，还在讲这个？’差点让院士们下不了台。”金涌不无感慨地说。

    经过多方调研、多次讨论，编写团队确立了以当今世界前沿的化学化工科技成果为首选，希望能让青年学生了解化学化工学科的内涵和深度。选题确定后，各位专家在研究工作之余、立即着手亲自撰写脚本。如果内容不够通俗易懂，就反复修改打磨。拍摄时要实现对抽象概念的可视化，难度很高。科学家和艺术家反复讨论，通过制作动画、演员表演等多种形式，将抽象概念形象生动地展示出来。

 

M13噬菌体的微观结构。

    经过6年的不断努力，2016年5月，视频短片及配套科普书终于由清华大学出版社付梓出版。“我们做这件事是无偿的，就是抱着让青年了解化学化工的一颗心。能对我们国家化学化工事业做点自己的贡献，足矣。”金涌院士如是说。

不为传授知识，只为启迪兴趣

    微化工系统、新型大规模储电技术、不同形态的碳元素相互转化、新一代梦幻显示器OLED……在10部短片中，没有通常媒体映像里排着废水、冒着黑烟的化工厂。化学化工技术作为当代先进技术的代表，在方方面面造福人类的生产生活。10分钟的视频，要能一下讲清楚深奥的前沿课题很难。金涌院士说，好奇心是推动人学习和探究的原动力。片子的重点并不在于传授知识，而是通过“抛砖引玉”，引起大家对化学和化学工程的兴趣。“学生看了这些片子，如果觉得有趣，发出‘哦，原来原来化学能做这么多神奇的事情’的感慨，产生进一步了解和研究的欲望，我们拍摄的初衷就实现了。”

 

空气燃料电池示意图。

    在项目团队看来，科普教育的目的，就在于启迪和引导青年人对化学化工的兴趣。“高中阶段化学学科所占学时并不多，关注前沿科学的选修课更是寥寥，这种情况直接影响了的化学化工人才的培养和输送。目前，虽然在学术研究方面，我国论文数量已经是第一位，但质量还有待提高。产业化方面，与发达国家有着较大差距，许多高科技核心技术有待于突破。所以，我们需要具有工匠精神的专业化学工程师，前赴后继地进行探索。”

    令人欣慰的是，科普视频推出后，受到青年学生的热烈欢迎。项目组在清华大学化工系等多所高校及多所中学进行了试映，学生们普遍反映很有启发，提高了对21世纪化学化工的认识。在2015年清华大学的中学生化工学科夏令营中，项目团队为来自全国100多所中学的优秀高中生进行了试映。在随后的满意度调查中，选择“非常满意”的占48.6%，满意的占50%。

 

金涌院士在现场发言。记者张宇摄  

    “本月发行后，我们将在全国面向高中和高校无偿发行2万套。希望这些片子能播放5年甚至10年，如果一年有一批学生观看学习，那么5年、10年就会翻倍，这将产生多么深远的影响啊！”

    “从毕业算起，我已经在化学化工领域工作了57年。希望有更多热爱化工事业的青年学子，积极投身化学化工事业，为美丽化学和美丽化工贡献力量。”如今，耄耋之年的金涌院士还在忙碌奔波，计划再选10个话题进行拍摄。他正憧憬着未来，继续和科学界的同仁们一起，奋战在化学化工科普教育的第一线。