工业革命之后,随着各种先进的机器在工业生产中的应用,世界各国经济走向繁荣。然而,今天的工业发展主要是依靠熟练的操纵分子,而不再是机器。

据美国一研究委员会的最新报道,化学工程,作为新分子技术发展的中心领域,在美国工业发展中将起着越来越重要的作用。

“化学工程师使得美国化学工业成为世界市场上最为成功的企业之一。同样的,他们仍能使新兴的材料技术、微电子装置以及生物技术走在世界的前列。”该研究委员会主席,负责科研事务的高级领导人,休斯顿大学院长尼尔 · 阿孟森(Neal Amundson)说。

化学工程的前沿研究领域具有设计制造出体积小而计算速度快的计算机微型组件;单一微电子基片上的复杂化学传感器;以及“超纯”药物、燃料和其它化学产品的潜力。该研究委员会列出了目前化学工程中几个最前沿研究领域,并且呼吁私人企业、科研机构、联邦教育以及军事战略加强对化学工程的研究。

该研究委员会今后三年的科研经费由美国国家能源部、国家标准局、国家自然科学基金会、威特克尔(Whitaker)基金会、美国化学会、美国化学工程协会和化学研究联合公司共同提供。阿孟森负责这一由32个社会团体、科研机构、科学家们和工程学家们共同组成的研究协会。

该研究委员会确立的前沿研究领域是:

生物技术和生物医学  “当美国在‘新’的生物学领域中占有最重要的科学研究位置时”,该委员会强调指出/它还必须在具有竞争性的生物化学和生物医学工程领域中占据最重要的位置。”为复杂和易于损坏的生物产品设计分离过程,为各种植物和哺乳类动物的培养设计生物反应器,以及改进用于监测生物化学过程的检测器和传感器,这些方面都需要做进一步的科学研究。

电子材料、光学材料、记录材料和装置  该研究委员会指出,“未来美国在微电子学、光通讯技术、磁力资料储存以及光电学方面的领先地位取决于它首先将化学工程技术应用到工业制造过程中。”这些任务包括:使各个独立的化学过程融合在一起,用以制造电子材料、光学材料、各种记录材料和装置;提高分离技术;以及改进各种高聚物材料和陶瓷的合成与处理技术。

微结构材料   “高级材料”——陶瓷、聚合物以及集成材料——“是基于在分子与微环境水平上去精心设计它们的结构,以达到预定的功能。”与此相关的则是那些使用粘合以及分子自身组合技术来合成复杂材料的化学方法。

资源地下处理   该研究委员会建议,美国应集中力量研究使用化学方法以提取用通常钻井和抽吸技术不能得到的石油和其它地下资源。这样一种获得地下资源的化学处理过程一般被称为“地下”(ln-situ)处理。

液体燃料   从各种固态和气态资源中生产液体燃料也是有待于进一步研究的课题。另外,从液体燃料中分离出杂质的高效分离技术应该进一步提高。

危险物品管理   未来的科学研究应致力于最大程度的减少化学处理过程中的毒性副产物,同时开发储存或处理危险废品的新技术。

高级计算方法和过程控制   化学工程中执行计算的工具,特别是那些涉及化学产品设计和操作的计算机模拟应该得到进一步发展。该研究委员会指出,仅使用计算机过程控制这一项技术,化学工业每年就可以节省几十亿美元。

表面和界面工程   化学工程师们应该继续进一步探索表面和界面的结构和全部性质,特别是相界面(例如,气相和液相之间)上所发生的物理和化学变化,以及开发可以预测在表面上所发生化学反应的新模型。

超导工业   在化学工程的新纪元时期,超导体的研制是一项最可能获益的新兴技术,阿孟森这样总结,“目前,超导工业的设想仍然十分遥远,为什么呢?”阿孟森问道。“其中一个原因是,很明显超导体的特殊性质完全依赖于这些物质化学结构中原子的精密排列。”他解释说,“你需要经过一系列切实可行的化学操作步骤才能实现这种精密结构。从依据化学反应精心设计开始,到使之呈现超导性质,以及最终制造出超导体来,所有这些,只有化学工程师才能完成。”

[News Report,1988年5月]