引 言
由于工业的根本变化，拥有许多化学家及化学工程师（主要是发达国家）的化学工业前途难卜。据预测，随着工业的进一步发展，90年代化学工业的年增长率将比60，70年代的还低，乙烯是石油化工的主要产品，据（日本）橡胶工业会（SRI）研究，在今后几年中乙烯的年增长率要小于4%（见表1）。尤其在日本，化学工业的增长速度低于国民生产总值（GNP）的增长速度。
新技术不断涌现
由于这项理由，化学工业及其有关的工业为了生存下去正在利用这些科学新思想做很大的努力。全球性的竞争，对新产品世界范围的需求，能源及材料的供应越来越紧张等因素刺激人们做这样的努力。所以，重点是开发新品质的产品。
近来，革新的步伐及引进新技术的速度越来越快，80年代之后，几种新技术很可能涌现出来，并且基于这些新技术的工业也可望以比GNP及化学工业更快的速度发展。这些工业也可能是今后几代世界经济发展的推动力。到90年代中期可望在日本基于这些先进技术的工业会占到GNP的15-20%，基础工业也占15 ~ 20%，而其它工业占60 ~ 70%相比之下，1980年各种先进技术工业仅占GNP的2%。
在80年代之后可望出现的新技术中，表2所列的三种似乎是最重要的。日本一些主要的化工公司的研究发展（R&D）规划见表3。
微电子学、计算机与通讯
在过去的几十年中，我们已经目睹了信息技术方面的巨大发展。在70年代，没有几个人预见到现今计算机对我们日常生活的影响程度。
信息技术不仅是在过去的二十年中对新技术的发展产生了一种最大的影响，并且在今后几十年中它们还会产生这样的影响，因为它们正在更迅速地创造时机和新产品。
这种发展实质上就是改进一个微小装置一一微电子线路，有关这方面的情况我们已听过许多许多。对已经生产的产品再附加一种有重大价值的信息处理能力这方面的开支也不高。到1990年，花费20多美元的任何装置及插入器壁及卵蛋箱中的插头将几乎都带有一只微处理器。
由于微电子线路，我们所展望的重要变化正渐渐出现，这种变化将决定90年代技术的迅猛发展。广义地说，这种变化可以看作是从强调理想化的系统效率转向注重理想化人的效率。在微电子、计算机及通讯领域，化学家及化学工程师应该尽力的方面见表4。
与材料、设备及加工有关的技术肯定在微电子学、计算机及通讯方面越来越起着关键性的作用。
当今电子世界是由硅及硅设备支配的，并且在今后许多年硅仍将是主要的电子材料。不过，越来越多的Ⅲ-V族元素的二、三、四元半导体化合物正在与硅竞争高频微波方面的应用。这些Ⅲ-V族元素的化合物还用作光激二极管。砷化镓或许是若干化合物半导体中研究最多、应用最广泛的材料。化学家及化学工程师在廉价生产高纯度大颗粒单晶以及同电子工程师和物理学家一道全力合作把这些单晶加工成装置方面对新型半导体的开发能做出巨大的贡献。
1981年年日本的工业国际贸易部（MITI）选择了三个方面作为下一代开发的最重要的基本技术。这就是新材料，生物技术及新的功能设备。选择的三种新功能设备是一超网络设备，三维电路设备及抗环境设备。
这个时代已经是软件时代，而且微型机的出现加速了时代的发展。在多数情况下，利用大型或小型计算机的仪器或设备的关键作用是软件。微型机和分散的计算使计算机的应用蓬勃发展，这方面还有一个问题就是硬件投资少，软件花费大。可望从90年代起，这种趋势还要加速发展。
计算机科学家被称作知识工程师，专家系统从专家及相互关联的计算机系统开始。知识工程师与专家协作，把专家的判断编集成一个专门化的解决问题系统；反过来，这个系统就可以以类似于专家的判断方式进行判断。此外，它还不断学习经验。实际上它能帮助用户得出结论或解决问题。专家系统可开发用于分析、化学合成、医疗诊断、解决复杂的商务问题及进行地质勘探。
另一项有前途的技术是以计算机为基础的自动化技术，这种技术能很快提供根本地、有效地改变工业生产方式的途经。机器人学最激动人心的新应用将随着人造视觉及机械触觉、力觉、扭矩觉的发展而到来。大批量生产工业将构成这项技术的最大市场，并且受这项技术的影响也最大。在化工方面，人们认为机器人只能获得 - 些局限性的应用，因为大多数的化学流程已经自动化了。不过，机器人可用于擦洗反应器或热交换器，维持车间日常设备的光亮，包装产品、准备实验室质量控制下的样品。
再一项很有影响的技术是纤维光学。这项技术在计算机应用及信息传递方面潜力很大。质子以光速传播，与电子相比，后者的传播速度比前者小几个数量级。因此，质子的应用能使未来的微型计算机比我们现会所用的处理速度最快的计算机还要快得多。
另一项质子技术的应用是储存信息。如果你看一下你的信誉卡的背面就会出现一条约7 mm宽的黑带在宽度方向延伸至整张卡两端。现在这条磁带可含信誉卡主人的1720个毕特或212个信息特征。
利用SRI开发的技术，Drexler有限公司正在商业化一种光学记录系统，这种系统能把5百万个信息单位储存在一条小带上。这意味着个人金融事务的全部情况确实能储存在银行的信誉卡上或几柜的信息资料可以压缩到一张小小的光学卡片上。这标志着在信息储存及重新获得方面突破了许多个数量级。
还有一个激动人心的研究领域是有机电子学。它可以在蛋白质底物中有效地生长电子半导体的等价物。这些有机“半导片”将比当今的硅或砷化镓半导体小许多倍。
新材料
高级技术工业的进步与加强主要取决于材料科学方面的成就。新材料已经在运输工业、通讯工业及建筑工业方面产生了影响。新材料开发的目标是改进其现有的特性或增加新的功能。新材料开发的重要领域见表5。
这四个领域已经被MITI选为下一代工业开发的基本技术。
越来越多的能量开支已经督促R&D开发高温材料。这些规划的基本思想是——较高的操作温度能提供更有效的能量转换系统。较重要的规划之一是设计含有陶瓷成分的气体涡轮机。碳化硅及氮化硅已经作为具有最好性质的材料出现，虽然这些陶瓷材料脆且在设计高温气体涡轮机方面会引起值得考虑的问题。这些陶瓷的性质随着加工方法或处理方法、添加剂的微结构、类型及量、还有加热的情况而变化。自动化的气体涡轮机估计能节约25%左右的燃料。因此，开发高温结构的陶瓷有很高的经济效益。
表6在功能聚合物方面，开发高效分离膜、导电聚合物、高晶性高模数聚合物及生物腐蚀聚合物似乎是重要而有前途的。前三种聚合物是MITI今后10年开发的R&D规划的目标。
膜技术在今后10年之内可能产生—些显著性的突破。合成膜已经在取代从蒸馏到过滤的整个范围的工业分离流程。这些膜越来越用于过滤杂质，纯化、浓缩样品，回收稀有矿物，生产新的抗体。最重要的应用之一也许是海水脱盐及用逆渗透的方法工业生产超纯水。我相信合成膜很快就能用于制备广泛的新产品，从药物到饮料，从燃料到食品。
导电聚合物可以称作合成金属。它们既是金属（如银或镍）又是分散在聚合物中的碳黑，且可以用于加热材料，电阻，抗静电材料、高压电缆涂料、高频波扫描材料及电极材料像聚乙烯咔唑之类的聚合物可用作电子光敏材料；聚乙炔及聚苯炔是导电体且可用于电子设备；像聚甲基丙烯之类的聚合物可用作代替玻璃纤维的光学纤维。
本世纪60年代中期，人们用显示高晶性的刚性链状聚合物研制出高强度高模数的纤维，这些聚合物都是像棒状似的聚酰胺，一个典型的例子是杜邦公司的凯夫拉（Kevlar）。最近SRI研制出聚苯并二噻唑（PBT），其化学结构见下图。PBT具有比Kevlar49更高的抗张强度及模数。应该提及的是到目前为止研制出的所有聚合物都没有全部地利用了分子间的键合强度，如Kevlar49其实际的抗张强度仅是理论值的13%，而模数是理论值的63%。因此，随着对聚合物研究的进展，从普通的聚合物，如聚乙烯，生产具有比Kevlar和PBT更高抗张强度及模数的聚合物也是可能的。
对生物腐蚀聚合物也做了些新的重要的研究。药物转运系统能连续不停地长时间地传递药物，传递速度能被很精确地计算出来，对这种转运系统的需求促进了人们对这类聚合物材料的研究。
复合聚合物如碳纤维加固的塑料（CFRP）比钢的强度还大，比铝还轻。这些性质将会使人们把CFRP其分导入汽车或飞机中以便5减少燃0消耗。这样，整体的重量减轻了，但结构却加固了。波音公司已经开始把这些聚合物的重要性质引进新式的波音767大型飞机中。这些聚合物将来在汽车工业方面的应用包括这样一些产品：辐射状的轮带、刹车垫圈的加固层及车体底盘。其他复合材料是用碳纤维及其它有机或无机纤维加固的聚合物（热固性的或热塑性的）、金属（如铝）或陶瓷（如碳化硅）。
90年代另一类重要的材料是无定形含金。科学研究表明，通过快速冷却的金属使其来不及形成通常的晶体结构的方法可以生产金属玻璃或无定形合金。这种合金显示高度的延展性，易于磁化及具有机械韧性等显著的性质。因此，从以铁为基质的硼无定形合金制备的柔性带是将来电力输送变压器、马达、发电机及开关的材料。
生物技术
人们普遍说90年代属于生物技术。在某些领域这也许是真的，不过在许多领域，或许大多数生物技术的应用要出现在21世纪。
实际上，生物技术的作用就其影响而言是革命性的。通过像基因拼接之类的技术人类认识并驾驭自然界基本生命过程的能力会改变工业发展的进程。
基因工程及发酵是生物技术的两个重要组成部分。基因工程包括重组DNA，细胞培养及细胞融合。
使人们对生物技术产生兴趣的动力是其高效约生产方法。这些方法能降低能量需求、提高产量、使人们探索到把廉价的原材料用作能源的途径。
如表7所示，当今生物技术最有前途的应用是在药学领域。从较长远的观点来看，其前途在于化工产品、农业、甚至在冶金及电子学方面——例如，细菌萃取金属及计算机的有机记忆。生物技术能改进食物加工应用方法，能提高能量的使用价值，如把植物纤维质废料转变成燃料以及回收油。
在化工产品方面，研究人员更注重现有产品的经济加工过程，而对新产品倒不是很注重。如基因工程能生产不同的菌种而用于不同原料的发酵或更有效地利用能量的发酵。表8列出了最可能由生物技术生产的化工产品。虽然反应可以在常温常压下进行，但由于水的潜热很高，通过蒸馏从很稀的水溶液中分离产品成本高，这是化工产品生产在经济方面最大的缺陷，因此，成功能研制能够从水中分离产品的特殊膜似乎是必要的。
利用生物技术的植物工程提供出相当鼓舞人心的可能性。毋容多疑，研究人员最终能培养出抵抗力更强、更具水效、能效的植物。能从空气中固定本身所需氮的植物最后也将被开发，从而减少或消除对肥料的需求。
MITI已选择了工业生物反应器、大规模细胞培养及重组DNA的应用作为下一代生物技术方面开发的重要技术。
其他技术
80年代之后，除了上述激动人心的技术会出现以外，其它技术，如能量、卫生、空间通讯及海洋开发等方面的技术也会涌现。这些先进技术的联合利用将会带来新产品、新工业。例如，应用于生物工程的微处理器技术将能使人们制造出非常非常精确地诊断病情的仪器。若把能从盐水中分离出淡水的膜与生物技术结合起来，那么生长在陆地上的庄稼及植物也可以在海里生长。
MITI的科技处在1980-1982年期间进行了一项所谓“日本2010年前技术发展预测的调查”。其意义所在是收集资料以备确定国家长远科技发展的基本政策。大量的资料预示了实现这些技术的时间。表9按时间顺序列出了一些调查结果。
对未来化学家及化学工程师的教育
化学几乎是所有科技学科的核心，若干年之后，化学研究或许比任何一门其他学科还能给社会福利事业更多的财富。为了使化学家及化学工程师能继续有效地研究并发展新技术，大学及相当于大学水平的课程不仅要强调偏重理论方面的学科如固体化学、分子物理学及化学、物理化学、生物化学及物理，而且还注重商业方面的学科以便毕业的学生在80年代之后能在动荡而复杂的商业环境中掌握这些新技术应该特别提到的是约75%的大学毕业生毕业10年之后将占据管理地位。因此，大学中的管理教育似乎也是非常重要的。
[Chemistry international，1986年第5期]