卡内基梅隆大学化学工程专业研究领域

空气质量和气候

地球大气层是一个巨大而复杂的化学反应堆。我们努力量化人类活动导致的大气变化，并预测这些变化将如何影响环境和社会。

我们研究大气中发生的多种物理和化学过程，重点关注颗粒物。我们研究小组的学生：

1) 设计和制造敏感仪器

2) 模拟大气进行实验室实验

3) 运行区域和全球气候模型

4) 使用从地球各地和绕地球运行的卫星收集的观测结果

能源、脱碳和可持续发展

我们的研究将工艺设计、优化、流体动力学和机器学习的计算工作与催化和可再生聚合物的实验工作结合起来。学生为以下方面的发展做出贡献：

1) 低碳和净零碳解决方案能够确保所有人获得负担得起的、可靠的和可持续的能源

2) 工业脱碳和二氧化碳去除技术的途径

项目包括：

1) 利用现代间歇性能源(风和太阳)实现电气化

2) 碳捕获、利用和封存

3) 基于低碳、可再生和回收原料的新型化学品和生产途径的开发

4) 新型催化剂的设计

过程系统工程

随着我们推进系统建模、优化、机器学习和数据科学领域，我们的目标是开发新的数学模型和计算能力，以：

1) 改进化学工艺系统的合成、设计和操作

2) 优化供应链和企业运营

3) 设计分子和新型材料

当前应用领域的示例包括：

1) 包含可再生能源的能源系统的设计和运营

2) 可持续流程和循环经济

3) 碳捕获和气候变化

4) 稀土元素和关键矿物的回收

5) 大规模分布式系统

6) 有弹性的工业供应链

生物技术和制药工程

通过化学工程、分子生物学和医学的交叉研究，我们可以更好地了解分子和细胞对人类疾病和组织再生的贡献。通过将传输、热力学、药效学和动力学概念应用于现代化学和生物技术，学生：

1) 开发安全有效的药物和基因递送系统

2) 改进细胞生产系统和分析检测

3) 与临床医生合作进行生物医学应用

4) 与行业和跨学科领域合作，进行机器学习驱动的药物发现和药物分析开发

催化和表面科学

我们将实验表面科学和自动化、数据丰富的实验与数据科学、机器学习和分子模拟相结合，以揭示催化剂的性能如何由其结构、组成和反应条件决定。我们的目标是：

1) 发现新的催化剂材料

2) 开发反应性和催化剂设计的新概念

当前的重点领域包括：

1) 碳氢化合物转化

2) 燃料电池

3) 电池

4) 手性精细化学品的对映选择性

软材料和复杂流体

在化学工程、物理学和物理化学的交叉领域，我们使用微机械、流变学、光学和光谱实验工具来发现分子间力和表面力如何控制软物质中微米级和纳米级结构的动力学。重点领域包括：

1) 胶体悬浮液、凝胶、乳液、泡沫和自组装溶液

2) 将物理实验与多组分系统中的高级数据分析相结合，开发可持续产品

我们的研究产生了新颖的分离和微反应器技术，并促进了配方产品的设计：

1) 药品和药物输送系统

2) 农用化学品

3) 涂料

4) 洗涤剂