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化学工程学科研究内容日益复杂是学科发展的基本趋势之一。化工过程与化工产品作为一个整体因复杂的多尺度系统结构与行为而具有复杂系统的特征，复杂化工过程与化工产品的研究与开发从方法论角度有哪些特点和以及今后如何发展是近年来化工学科的一个重要议题。本文将以一个多相反应过程和一个催化材料产品为例，阐述系统的复杂多尺度结构及行为特征，并试图说明针对特定的过程和产品目的要求，通常有一个尺度的结构起主导作用，而系统最优的行为特征对应于这一尺度下的某种关键结构，以优化系统的整体行为(即过程的效能和产品性能)。