化妆品与皮肤过敏、皮肤病
随着化妆品的大量使用，因化妆品而引起的皮肤疾病也大量增加，皮肤过敏就是其中极其常见的一种。为了防止皮肤过敏，化妆品买回后，先不要直接涂在脸上，必须先做化妆品的皮肤过敏试验，以防止大面积使用后产生不良后果，确保香水使用安全。
化妆品的皮肤过敏试验方法非常简单，先用蒸馏水或生理盐水浸湿一块布，拧至半干，并折叠为4层约1cm2大小，将化妆品涂在布的一面，然后敷在前臂内侧或背部正常皮肤上，再盖上1.5cm2不透气的玻璃纸或塑料薄膜，以胶布固定。经过24～48小时的观察，如果测试处剧痒或灼痛，表明该化妆品对皮肤有刺激性，则为阳性反应，应及时将试验物去掉，用清水冲洗。若试验部位无任何症状，则为阴性反应，表明该化妆品对皮肤无刺激性，较为安全。若出现单纯红斑、瘙痒，则为弱阳性；出现红肿、丘疹则为中度阳性；出现显著红肿、丘疹及水疱则为强阳性；出现显著水疱甚至坏死，则为极强阳性。出现阳性反应除了要及时清洗、处理外，并提示该化妆品绝对不可使用。
皮肤过敏的原因是由于化妆品中的某些成分，对皮肤细胞产生刺激，使皮肤细胞产生抗体，从而导致过敏。
若由于化妆品使用不当引起皮肤过敏，一定要及时到医院的美容科室进行治疗，而不能随意使用治疗一般皮肤病的药膏，否则，会引起皮肤粗糙，起色斑，加重皮肤疾病。
使用化妆品是为了美容健肤的目的，但近年来因使用化妆品引起的皮肤病病例增多，据有关医院皮肤科统计，化妆品皮炎约占皮肤病女患者的30%。
导致化妆品皮肤病的原因首先是不合乎化妆品卫生标准的产品引起的。有的化妆品有害金属元素大大超过标准，如某些粉刺、软膏类化妆品中因含有过量的铅、汞等有害金属，用后会出现色素沉着，引起各种色斑。有些化妆品广告内容言过其实，而其中不乏有假冒或伪劣产品，若使用这些化妆品将很快会出现痒痛、红肿、进而发生皮肤糜烂出水等现象，治愈后会留下疤痕，造成毁容等严重后果。
其次是由于化妆品自身的因素造成的。目前的市售化妆品多是由多种化学原料配置而成。如合成香料、化学色素、防腐剂等。这些成分极易引起机体过敏，使皮肤出现血疹、水疮等现象。在合成香料中有不少是光敏性物质，涂用这类物质在日光作用下会引起光敏性皮炎，损伤皮肤细胞。化妆品所造成的皮肤损害主要是迟发型变态反应。化妆品的配合原料中的香精与防腐剂是引起变应性接触性皮炎的最常见成分，香精中的纯茉莉花油、羟基香草素、夷兰油、红色219、黄色204等，防腐剂中的尼泊金类等，化妆品中铅、汞、砷等重金属含量超标，都可引起皮肤的搔痒。
化妆品所用颜料也是过敏性物质，皮肤对朱红、大红、黄色等都有不同程度的过敏，所以胭脂、颊红、唇膏中色料可不同程度的引起皮肤过敏反应，出现疹子皮肤瘙痒等症状。尤其是目前所使用的染发液，其主要成分是对苯二胺，这种成分本身就是致敏物质。
应该提出的是，目前市场上含有各种添加成分的化妆品应运而生，如水解蛋白、生化试剂、酶制剂、胎盘液等配置成的冷霜、面膜、唇膏、洗面奶等化妆品，也很容易引起一些人的皮肤过敏反应。
第三是用法不当引起的皮肤炎症。化妆品放置久了，或用脏手接触过，会增加基质被微生物细菌污染的机会，使化妆品分解、腐败、变质等，使用这种变质化妆品会引起皮肤细菌炎症。此外用法不当也会发生皮肤的不良反应，如涂抹太多太厚，会破坏皮肤的正常生理功能。汗腺、皮腺的分泌减少，产生皮肤的不舒服感。在化妆品皮肤病中，过敏性皮肤者更容易出现过敏现象，如使用香水、祛臭液、染发剂则会引起严重的变态性皮炎。出现局部红肿，严重瘙痒以及皮肤灼热等严重过敏反应，所以皮肤过敏者使用化妆品更需谨慎。
为了保护自身的健康，应学习和掌握一些皮肤科学和化妆品知识，正确选择和使用化妆品。在选择化妆品方面，不少人认为价格越贵质量就越好，并认为进口化妆品更好、更安全，事实并非如此，据调查，进口化妆品引起的皮肤过敏反应明显高于国产化妆品。这是因为外国人的皮肤抗菌能力较强，同样一种化妆品外国妇女使用安全无恙，而我国妇女使用则可能引起皮肤过敏反应。这也是皮肤构成上的差异所造成的，尤其是欧美国家的化妆品，一般来说，欧美化妆品刺激性较大，因为白种人皮肤较粗糙，而且汗腺和毛孔发达并且体臭较重；东方人皮肤较细嫩，汗腺、毛孔及体臭均轻，适应较温和的化妆品。刺激强烈的化妆品，可以引起皮肤过敏、头发干燥、焦枯甚至脱落。价格越高的化妆品一般成分越复杂，含有多种化学成分，若使用者对其中一种成分过敏，便会带来不良反应，所以选购化妆品不应以价格为标准而要以适用为前提基础。
染发剂、卷发剂和发胶对健康的影响
染发剂、卷发剂和喷发胶都对人的健康有一定的危害。
①染发剂通常是煤焦油的产品——苯胺染料。国内外已有大量的资料证明，每年都有许多人，尤其是妇女因使用染发剂而中毒。最常见的症状是过敏，如使头部皮肤红肿，起水泡，若不慎水泡发生感染，便会导致化脓性皮炎。另外，煤焦油染料是强烈的致癌物质，可引起癌症，还会损害肝和肾的功能。
②卷发剂中常含有硫丙三醇脂之类的化学物质。这种化学物质可以使皮肤发炎，如不慎溅入眼中，还可使眼睛灼伤。溅入耳内会使耳鼓膜穿孔，丧失听力。
③喷发胶是妇女常用来保持发型不变的化妆品。喷发胶是由合成树脂溶于乙醇或其他溶剂中制成的；将喷发胶装在喷射罐中以喷雾方式向头上喷洒时，不可避免地会由呼吸道吸入一些喷发胶的微粒。这些合成树脂微粒停留在呼吸道和肺部，机体本身不能经过正常代谢过程将其排出体外，于是它们便会聚积在体内，蓄积到一定的量时，就会损害身体健廉。为保护健康，应少用这些东西。
化妆品对眼的伤害
眼睛非常“娇气”，对异物十分敏感。许多化妆品一旦进入眼睛，都会引起不同程度的眼损伤，轻者造成红肿、畏光，流泪、疼痛，异物感等，重者可造成失明。眼影不论是油彩，霜脂，染料类化妆品，还是药品类（如治疗雀斑、汗斑，疣，痣及痤疮等）的化妆品都会损伤眼睛的结膜，角膜，甚至危害晶体，严重时导致角膜和晶体混浊，使视力下降或失明。
目前市场上的洗发剂名目繁多，所有的洗发剂几乎都含烷基亚硫酸盐。它可使头上附着的油脂污垢易溶于水，但却对人的眼睛有严重的危害作用。不久前日本大阪的眼科专家在大阪召开了一个眼科研讨会，到会的一些眼科专家指出，近年来由洗发剂所引起的角膜混浊，结膜充血等眼科疾病逐年上升。他们曾将日本市场上畅销的三种洗发剂的溶液分别以0.1毫升的量滴入不同家兔眼中，发现所有的家兔眼睛均发生了不同程度的损害。有的兔眼发生角膜云翳或结膜炎，有的甚至出现失明。
经研究证明，试验动物出现上述眼睛疾患的主要原因，是由于洗发剂中的烷基亚硫酸盐所致。洗发剂中含烷基亚硫酸盐的成分愈高，对眼睛损害的程度越大。
由于洗发剂中的烷基亚硫酸盐的含量与使用者眼睛的疾患成正比，故美国已规定，出售的洗发剂中烷基亚硫酸盐的含量不得超过5%。
人造染料
染料给纺织品、塑料等物品抹上了绚丽的色彩。今天，人工创造的姹紫嫣红的染料，比大自然亿万年来赋予的五光十色，更加瑰丽多彩。最早人工合成的染料，是从煤焦油里提炼出来的。
经过对一系列染料的研究与合成，人们逐渐掌握了颜色与物质结构的关系。在染料化合物的分子中都有一类称为“发色基团”的原子团，还有一类叫“助色基团”，发色基团是物质具有各种颜色的根源，助色基团可以使原色加深。掌握了这些规律，人们合成并生产了比天然染料颜色更鲜艳、性质更稳定的染料。现在，人造染料的总数已达几万种，经常生产的约有2000多种。人们从工厂里制造出来的染料，比大自然的色彩更丰富，更鲜艳，更持久，而且产量大，有许多颜色是大自然中所没有的。人造染料主要有苯胺染料、茜素染料、硫化染料和偶氮染料等。
人们用苯制成了苯胺，用它可以制出一品红，苯胺紫，蓝靛、苯胺黑等染料。
用蒽做原料，制成红橙色的人造茜素，再把它溶入碱水，就成了红色染料。用茜素做原料还可以制造茜素绿、茜素蓝、茜素纯天蓝等各种彩色染料。这些染料都是茜素的衍生物，因此都叫做茜素染料。其中曾风靡一时的阴丹士林蓝，有很人造染料强的着色能力，不论是浅色的还是深色的阴丹士林蓝，颜色鲜艳，既不怕洗，也不怕晒，即使衣服穿破了，它仍鲜艳如故。
由硫元素同有机胺等化合物进行化学反应，合成了一大类硫化染料。本世纪初，硫化工业的发展为染料输送了新鲜血液。大量硫化染料的生产，使价格高昂的艳丽染料，一下子变得十分便宜。硫化染料的特点是颜色比较深，制造容易，常见的有硫化黑、硫化绿、硫化棕、硫化纯天蓝等。
现在，大部分的黑色布都是用硫化黑染的。人们使用最多的一种颜色是黑色，如：黑色的衣服、黑布伞、黑布鞋、黑线团、黑鞋带、女格呢、黑丝绒等等。硫化黑印染的布，过去容易发脆破损，那是由于硫原子在一定温度和湿度下氧化生成硫酸，使黑布发脆了。现在，人们在硫化黑染料中放进一种特殊物质，对硫原子产生抑制作用，这样黑布就不会发脆了。
人造染料中品种最多的要算偶氮染料了。近代石油、煤炭工业的兴起，带来了大量的苯、甲苯、二甲苯、萘蒽等。于是，以苯环为中心的化学研究蓬勃开展。偶氮染料时分子中含有2个、4个或6个以双键相连的氮原子，都为偶数，因此叫偶氮染料。偶氮染料具有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7种颜色，从浅到深，各色齐全。例如，红色的有刚果红、不褪红；黄色的有酒石黄、苯胺黄；蓝色的有锡利翠蓝、苯酚蓝黑；青色的有靛青染料；紫色的有泰尔紫、维多种亚紫等等。
染料大多是有机物，对于天然纤维和人造纤维有很大的亲着力。大部分染料都能溶于水，有一部分不溶于水，但经过一定的化学处理（如酸化、还原）后，也溶于水。
丝、毛的纤维是蛋白质高分子，它由几百个氨基酸分子组成。氨基酸有酸基，也有氨基。酸基显酸性，氨基显碱性，容易同酸性或碱性染料分子结合成盐。因此，丝、毛织品染色比较容易。
棉、麻纤维是中性的聚葡萄糖高分子。分子中没有易于和染料分子结合的基团，所以它需要用媒染剂做媒介，把染料牢牢地固着在纤维上，使棉、麻织物染色。此外，印染织物时间长了还会褪色，这与织物纤维内的气体有关。炎炎烈日下，当棉纤维还在棉铃中成长时，就已与空气中的气体原子（多数是氧原子）结合了。这种结合力极大，比现代任何一种染料的粘合力都大得多。因此，要想给加工成布的棉花染色，用染料原子来“驱逐”气体原子，是很困难的。如果把织物放在不断往外抽气的真空箱内，织物内的气体就会被清除得干干净净；再让织物从染料液通过，织物纤维就能十分有效地“抓住”染料。这样，原来需要好多小时印染的织物，在真空箱里只要零点几秒印染过程就可完成，而且染料可以浸透每个“死角”。这就叫“真空印染技术”。
这种真空印染机用两块光滑的不锈钢板把四个互相紧靠的胶辊两端闷死，真空泵不断从胶辊间的腔室中把空气抽出，清除在胶辊间移动的织物中的气体，织物通过密封装置进入染缸，绕过几只滚轴后就被充分染色了，这种方法每分钟可染200米布。
采用真空印染，不仅能提高运转速度，而且可以简化甚至取消纺织品印染前的准备工序，直接将织物从织机上取下来即可印染。
20世纪50年代后，新的绚丽鲜艳的染料不断涌现出来。
1956年，英国制成了一种活性染料，它染出的颜色格外鲜艳，又特别坚牢，不怕水洗、皂煮、热熨、摩擦等。原来，它的分子上有活泼的反应基团，能同棉、麻纤维中的羟基、丝、毛等蛋白质纤维中的氨基、合成纤维中的酰胺通过化学反应，产生新的有色化合物，使纤维染上色泽；它的号称“永不褪色”的阴丹士林染料还坚牢，在染料家族中独树一帜。
我国经过不断研究和试验，终于也研制成功这种活性染料，而且质量很好，品种也很全。目前已经大量使用活性染料来印染了。
成百种活性染料的出现，引起了染料工业的一场革命，前程未可限量。它染色范围广，价格不很贵，府绸、绸缎、呢绒、哔叽、灯芯绒等都能印染，色彩特别鲜艳。
人造纤维和天然纤维本质上差不多，也很容易染上颜色，因此，人造丝、人造棉像棉、麻、丝、毛一样，都披上了绚丽的色彩。
可是，合成纤维的染色情况却大不相同。只有锦纶的分子同蛋白质有点相似，容易染上颜色。
丙纶、涤纶、氯纶等染色就困难了，因为染料、媒染剂都粘附不上它们，所以人们只好在喷丝前将染料混在原料里，喷出带色的丝，使织物有颜色。
丙纶（聚丙烯纤维）没有能同染料相结合的基团，而分子排列又非常整齐，用各种染色方法难使它的纤维着色。人们在制造丙纶前，将聚丙烯粉末混合镍的化合物，制成金属改性的聚丙烯纤维，再用一种新的丙纶染料，进行分散性染色。
新的合成纤维不断出现，对染料不断提出新的要求。未来染料的性能将更加多样化，色彩将更加艳丽。
染料工业发展到现在，不仅有给纺织品染色的染料，还有专门用于生物学和医学研究用的染料。有液晶染料、激光染料、变色染料、感光染料半导体染料等，在尖端科学和工业、农业生产中都有广泛的应用。染料除了染色以外，还有着许多奇妙的用途。
在日常生活中，红蓝墨水、彩色纸、复写纸、圆珠笔等，都要用到染料。
人造的染料像刚果红、甲基红、甲基紫、百里香酚等，都有变色的本领，人们利用它们的这种特性来充当指示剂。许多染料在不同的酸、碱溶液中会呈现出不同的颜色，可用来指示化学的反应。有些人造染料在不同温度下也有变色的本领，人们利用这种特性，把染料涂在机器上，从颜色的变化可察知机器温度的高低，及时处理，以免机器损坏。例如，有一种染料玫瑰红，在30℃以上呈红色，30℃以下变成蓝色；有的染料在常温下是紫色的，升高到44℃时，就变成白色了。可利用这些性质制造示温涂料。
有些染料经过紫外线照射后，晚上就会闪闪发光。如果用这种染料来书写指路牌、电影院座位的号码，不用灯光也可以使人一目了然，省了许多麻烦。用这种染料画舞台背景，在灯光和紫外线灯照射下，能够使舞台上的景物千变万化，时而金光灿灿，时而荧光闪闪，使剧情和场景融成一体。
在飞机场、码头、大型工地上，发号人员的衣服和旗子，用发光染料来染色，在晚上指挥工作就很顺利。
彩色电影的胶片上，分别涂有对红光、绿光、蓝光敏感的感光层三层，在每一层感光层上，都涂有不同的染料。由于红、绿、蓝是光的三种原色，把这三种原色按不同的比例调配，就可以变化出各种各样的色彩来。
染印法是洗印电影拷贝的新技术。它根据彩色套印的原理，把彩色底片用分色的方法制成三条浮雕片，再用红、绿、黄三种补色染料染色，然后叠印到空白片上形成彩色图像。
人造染料还能给人治病，不少染料是良药。例如，红汞、紫药水，既是消毒药物，也是染料。外科医生常用的消毒剂雷佛奴尔，也是一种黄色染料；另一种黄色染料苦味酸，可以用来治烧伤。人造染料刚果红，用做止血剂，可以加速伤口的凝结。人造染料酚酞，常常用来做泻药。阿的平、百浪多息等既是染料，也是药物。人造染料还用来诊断肾脏的功能：将一种染料从静脉注入，然后观察病人2小时内小便的颜色、多少，就可知道肾脏功能是否正常：人造染料在工农业生产的其他领域还有许多其他的用途，它丰富和改善了我们的生活。
人造纤维的发明
1644年，英国科学家罗伯特。胡克撰文说人类应该能够仿效蚕蛾产丝的工序。但是，胡克并没有沿着这一思路继续深入下去。
走近这一问题的发明家是英国科学家约瑟夫。斯旺。1883年，他正在进行那项令人们日后回想起他的发明—电灯泡。他尝试种种供灯泡发电用的灯丝材料。他得出结论，如果把硝酸纤维1935年2月，卡罗瑟斯和希尔发明了尼龙，从此尼龙制品备受女性钟爱。素和醋酸混合，然后将混合物从一系列微小孔眼中“挤压出来”，或者说强迫其流出，就能制造出纤维。
斯旺本人并没有认识到他的新纤维的重要性，仍继续自己在灯泡发明方面的研究。但与此，法国的坎特·希拉勒·德·查东内特也在通过孔眼挤出硝酸纤维素，来制造一种连续的细丝。查东内特称他的纤维是“人造丝”。后来它以“人造纤维”而闻名于世。
从20世纪40年代起。“人造纤维”逐渐被多方面适用的合成纤维尼龙所取代。它是华莱士·Η·卡罗瑟斯领导的杜邦公司的一个小组发明的。尼龙得到了广泛的应用：从绳索到船帆，从长统袜到捕鱼网。
现在也将尼龙制造成固体类型，以形成薄层材料和模塑品。在这种类型中，尼龙被用来制造许多不同的物品，诸如齿轮和电线绝缘材料等。
塑料的发明
一个摄影师在暗房里的实验导致了最初的塑料的产生。亚历山大，帕克斯有许多爱好，摄影是其中之一。19世纪时，人们还不能够像今天这样购买现成的照相胶片和化学药品，必须经常自己制作需要的东西。所以每个摄影师同时也必须是一个化学家。
摄影中使用的材料之一是“胶棉”，它是一种“硝棉”溶液，亦即在酒精和醚中的硝酸盐纤维素溶液。当时它被用于把光敏的塑料制品化学药品粘在玻璃上，来制作类似于今天照相胶片的同等物。
在19世纪50年代，帕克斯查看了处理胶棉的不同方法。一天，他试着把胶棉与樟脑混合。使他惊奇的是，混合后产生了一种可弯曲的硬材料。帕克斯称该物质为“帕克辛”，那便是最早的塑料。
帕克斯用“帕克辛”制作出了各类物品：梳子、笔、钮扣和珠宝印饰品。然而，帕克斯没有太多商业意识，并且还在自己的商业冒险上赔了钱。
继续发展帕克斯的成果并从中获利就留给其他发明家去做了。约翰·韦斯利·海亚特这个来自纽约的印刷工在1868年看到了这个机会，当时一家制造台球的公司抱怨象牙短缺。海亚特改进了制造工序，并且给了“帕克辛”一个新名称—“赛璐珞”（假象牙）。他从台球制造商那里得到了一个现成的市场，并且不久后就用塑料制作出各种各样的产品。
早期的塑料容易着火，这就限制了用它制造产品的范围。第一个能成功地耐高温的塑料是“贝克莱特”（即酚酣塑料）。利奥·贝克兰德在1909年获得了该项专利。
化学杀虫剂的发明
凡是种植农作物的人都知道害虫所带来的一系列问题，尤其是那些吃掉叶子和果实的害虫。
从古罗马时代以来，农民们就尝试着用杀虫剂与虫害作斗争。在20世纪，科学家们寻找着一种能用于大规模农业生产的真正强有力的杀虫剂。
1939年，发生了一个突破。当时瑞士科学家保罗·料勒发现，一种叫做“DDT”（二氯二苯三氯乙烷）的化学药品是强有力的杀虫剂。在瑞士，人们用DDT来防治科罗拉多土豆甲虫，也用它来消灭传播疟疾的蚊子。在第二次世界大战期间，经证明DDT在保护军队、防备害虫所带来的疾病方面也是有效的。
DDT是一种浓烈的、持续长久的毒药，但害虫逐渐产生了一种对它的耐药性。到了20世纪50年代，药的用量必须要双倍才行。这个情况意味着化学药品对人类也形成了一种威胁。
许多西方国家现在禁止使用DDT，但它仍在其他地区使用，例如用于防治传播疟疾的害虫。在那些地区，对它给人类健康所带来的好处的考虑超过了对其弊端的考虑。
使用DDT的实践表明，化学杀虫剂尽管强有力，但当它们进入食物链时就会是危险的。20世纪50年代和60年代常对农田进行大面积的喷射，但现在农民们对使用化学药品已谨慎得多了。
今天，许多园林工人正在重新用天然的、植物衍生的化学药品去杀死害虫，例如“除虫菊杀虫剂”这类取自菊花的杀虫剂。
燃料电池
燃料电池主要由燃料、氧化剂、电极、电解液组成。使用的燃料非常广泛，如氢、甲醇、液氨、烃等。燃料电池和一般电池类似，都是通过电极上的氧化—还原反应使化学能转换成电能。但一般电池内部的反应物质消耗完后就不能继续供电，而燃料电池因为反应物质贮存在电池外，只要燃料和氧化剂不断输入电池，就能源源不断地发电。随着这项技术的改进，燃料电池有可能代替火力发电，形成强大的燃料电池发电网。
燃料电池是直接将化学能转变成电能的一种新型发电装置，它热损耗小，发电效率可达40-60%，比火力发电高出5-20%。此外，燃料电池除利用排热再发电外，还可以生产蒸汽或热水，因此它的综合效率可达80%左右，并可实现城市热电联供。
美国是世界上发展燃料电池最快的国家，目前至少有23台燃料电池机组在发电，总装机容量已达11兆瓦。美国开发燃料电池的重点是提高燃料利用率和降低燃料电池的生产费用及发电成本。最近，美能源部又研制成功一种陶瓷燃料电池，这种电池将液体或气体燃料放在两块波纹状陶瓷片里面，使燃料同氧化剂直接进行化学反应产生电流，因而可免除一般燃料电池所需的燃料箱。它同内燃机或其他燃料电池比较，释放的功率高2倍，发电效率达55-60%。
最近，美国贝尔通讯研究公司开发出一种用燃料——煤气作电源的电池。这种电池又轻又薄，却能比普通电池产生更大的电力。该电池的设计是在2个作为电极的白金薄片中间，夹上一层厚度小于五千亿分之一米、由氧化铝薄片做的煤气渗透薄膜。能量产生的过程是电化学反应的过程，当电池将氢和氧转化为水时，就释放出电力。初步测试显示，它能用1公斤的煤气产生1000瓦的电力。这种电池轻薄方便，充电也方便——只需更换煤气胶囊，它是电池开发研究的一个新产品。但是，这种电池目前的成本太高，还不能推广至商业用途。
维生素——让生命之树常青
维生素，又称维他命（VITAMIN），顾名思义，是维持生命不可缺少的物质。人和动物缺了它就不能正常生长，并会发生特异性病变——维生素缺乏症。
在古代，人们就已经察觉到某些疾病与生活方式，特别是饮食习惯有关。中国早在公元前2600年时，就已经知道脚气病是由于经常只吃一种食物所致。现在我们当然知道那是因为缺少维生素B1.同样，缺少维生素C则会引起嘴唇开裂、容易出鼻血等症状。
而世界上第一个把维生素作为一门学说提出来的是英国化学家霍普金斯。
1912年，霍普金斯在使用人工合成饲料喂养动物的过程中，发现单调食用高度精制饲料的动物，其生长速度要比吃复合饲料的动物慢。他分析其中原因，发现在酵母汁、肉汁中都含有动物生长发育和新陈代谢所必需的微量有机化合物，与脂肪、蛋白质、碳水化合物、无机盐及水同等重要，是维持生命不可缺少的物质。他将此类微量物质命名为维他命，又称维生素。从此，人类解开了因缺少这一微量物质而引起的特异疾病之谜，并为这些病的治疗找到了一条正确途径。由于这一重要发现，他与荷兰细菌学家、在米糠中发现维生素的艾克曼分享了1929年诺贝尔生理学医学奖。
霍普金斯和艾克曼等人的工作开辟了一个新的研究领域，具有极大的实用价值，吸引了许多科学家醉心于维生素的研究，形成了一种世界性趋势，使得对维生素的研究在数十年内获得重大突破。1915年，戴维斯指出，维生素可以分为两类，即脂溶性和水溶性的。1922年，科路曼从脂溶性维生素中分离出维生素A和D；同年发现了维生素E。1928年—1932年间，人们确切知道坏血病是由于严重缺乏维生素C引起的，并提炼出了维生素C。1933年发现了维生素B2.同年合成了维生素A。1936年合成了维生素B1，1948年发现了维生素B12.
此后，又发现了多种维生素。同时各种合成的维生素也相继产生。第二次世界大战结束后，对维生素的研究更加深入和广泛。到1960年，科学家逐渐弄清了维生素对机体复杂功能的深刻作用。这些研究不仅基本解决了维生素缺乏症的防治问题，而且使得人类对机体代谢的研究更加深入。
病毒克星——干扰素
如今，当我们面对各种凶险的细菌性传染病，使用一种家喻户晓的消灭细菌的良药——抗生素，就可以有力地控制或消灭病菌了。
可是在病菌领域内纵横驰骋、八面威风的抗生素，却对病毒引起的疾病束手无策。病毒是世界上最微小的生物，大的如痘病毒，直径也不过250纳米，小的病毒直径仅21纳米，可称得上是生物界的“侏儒”。
干扰素分子结构示意图别小看病毒，它可以隐身在细胞之内兴风作浪。几千年来如流感、天花、鼠疫等病毒，每流行一次便使几万甚至几千万人丧生。1918年的流行性感冒，就夺去了2000万人的生命。抗生素不能有效对付病毒，人类要想不损害细胞而消灭病毒，真是件十分困难的事，以致于医生们长期对肝炎、水痘、腮腺炎等病毒束手无策。
难道就让病毒飞扬跋扈、祸害人类吗？人们期待着一种能杀死病毒的良药出现。1957年，英国的科学家艾萨克斯和瑞士的林登曼在研究流感病毒时发现，当病毒感染生物时，生物的细胞就会产生和释放出一种物质。这种物质具有非常奇妙的作用，它能干扰和抑制病毒“为非作歹”，他们称这种物质为“干扰素”。
这一发现震动了科学界。经过20多年的研究，初步弄清了干扰素的性质和防病的机理。干扰素是由不同氨基酸按一定数目和排列次序组成的复合体，其中起抗病毒作用的是蛋白质部分。目前，科学家已使用一种“手术刀”——切割酶，把它切成一段一段，并用蛋白质分析序列器测定它的氨基酸联结方式，证明它的分子量在1万到3万之间，由约500个氨基酸分子组成。
干扰素神通广大，能制服多种病毒。临床试验表明，干扰素对感冒、肝炎、麻疹、带状疱疹、角膜炎、水痘、狂犬病等病毒所引起的疾病都有一定疗效。例如，干扰素用于治疗流行性感冒治愈率达98%，治疗水痘治愈率可达99.9%。它的功效大、时间快，可谓药到病除。
1972年，美国医学委员会对志愿参加试验的感冒病人，每天注射一定量的干扰素，疗效显著。斯坦福大学医学院给严重水痘病人每天注射百万单位的干扰素，病人很快就痊愈了。
干扰素为什么能置病毒于死地呢？原来，当人体细胞接到病毒侵入的信息时，细胞就发布紧急命令，放出干扰素这个法宝。干扰素很快附在病毒上，在病毒体内产生两种酶：一种酶会把磷酸盐引进病毒，使病毒无法进行自身蛋白质的合成；另一种酶会破坏病毒里的核酸，使病毒失去传宗接代的能力。这样，双管齐下，病毒只得“投降”。
今天，科学家已发现三大类干扰素：第一类叫α干扰素，它是由166个氨基酸组成的糖蛋白；第二类叫β干扰素，由结缔组织中纤维细胞产生，也称纤维细胞干扰素，也由166个氨基酸组成；第三类叫γ干扰素，由T淋巴细胞产生，由146个氨基酸组成。以γ干扰素的抗病毒本领最大，故又有“免疫干扰素”的雅称。
最近，有些国家的研究表明，干扰素对恶性肿瘤细胞也有抑制作用，是抗癌的生力军。
干扰素对人体的免疫能力也有刺激作用，能增进抗体的产生，从而加强人体巨噬细胞杀伤侵入病菌的功能。据临床证明，干扰素对骨癌、淋巴癌等10多种癌症都有治疗效果。
1975年，瑞典卡劳林斯卡研究所的医师曾对21个患严重骨癌的病人做试验，每天注射200万～300万单位干扰素，每周3次。过了18个月，病人寿命延长，药效显著。法国医疗研究机构用干扰素来治疗肺癌，也有疗效，使一些肺癌病人延长了寿命。目前使用的一些抗癌药物，毒性大，在杀死癌细胞的同时，也会杀伤正常细胞。而干扰素是细胞的一种自然产物，对正常细胞毒性很小，使用安全。
可是到现在干扰素的应用还不很普遍，这是由于价格和提纯方法等原因造成的。干扰素得来极不容易，20世纪60年代前，它是从人体血液中提取的，每提炼100毫克，要用3万升人血，这样昂贵的代价，使干扰素不易大量获得，无法得到普遍应用。据法国医疗单位计算，治疗一个感冒病患者要花费1万法郎；而医治一个癌症病人，就得耗费5万法郎。芬兰科学家肯特尔，利用输血站的一种副产品——白细胞层为原料，用病毒作为干扰素诱生剂，生产出粗制干扰素，然后制成干扰素的注射剂。中国医学科学院病毒所也用类似的方法制成了干扰素，质量已达到国际标准。
随着人类对干扰素的认识不断深化，1979年，瑞士苏黎世大学生物学教授和一些科研人员根据遗传基因的结构原理，从生物体白细胞中取出同干扰素相对应的遗传基因，移植到大肠杆菌中，让细菌源源不断地制造干扰素，终于用生物化学方法大量产生出了干扰素，为人工培养制取干扰素开创了一条新的简易途径。但是，用这个方法制得的干扰素，杂质很多，提纯又困难。美国约翰逊公司准备在太空创办第一个生产干扰素的工厂，利用那里无重力、无污染的特点，为人类生产更多合格的干扰素。
此外，美国科学家在了解干扰素的化学分子结构后，正在用人工合成的方法来制造干扰素。
目前，国外已经合成一种干扰素诱导剂，它是由聚肌苷酸和聚嘧啶核苷酸以1：1合成的双链高分子聚合物。原来，除了病毒可以诱导生物细胞放出干扰素外，有些高分子的阴离子也能诱导生物细胞放出干扰素。这种能够诱导生物细胞放出干扰素的物质，叫做干扰素诱导剂。我国也已合成了这种诱导剂。
经过试验，这种干扰素诱导剂可预防或医治多种由病毒导致的疾病。科学家曾对猩猩和人分别进行试验，发现其抵抗病毒的效果良好。
由于种种困难，迄今干扰素的应用远不如抗生素那样普遍。不过，干扰素的前程似锦，预计过不了多久，它将像抗生素那样驰骋在医学领域。
红色染料和磺胺
“606”的巨大成功，使医生特别是化学家们受到莫大的鼓舞。他们纷纷仿照欧立希的方法，从其他有毒物质，例如汞的化合物中寻找对付比螺旋体更小的微生物——病菌的药物。但20多年过去了，仍旧一事无成。直到20世纪30年代初，一位名叫杜马克的青年学者“登场”，才产生重大突破。杜马克总结了前人失败的经验后认为，病菌不同于螺旋体，应该改变思路，沿着欧立希早年开拓的征途努力探索。
他选择了一种许多传染病的共同病源——链球菌作为攻击对象，“子弹”当然是多种染料。在经历了无数次失败后，杜马克终于找到了一种叫“百浪多息”的红色素，注射进受到链球菌感染的小白鼠后，小白鼠竟奇迹般地活了下来。
但杜马克并不感到满足，作为一位化学家，他熟练地在实验室中把这种红色素溶液，一会儿加进硫酸，一会儿又与氢氧化钠发生反应。最后得到了一种纯白色的粉末，它的杀菌效力要比红色素大得多，根据化学结构，他把这种白色粉末命名为“磺胺”。它在小白鼠、兔子和狗等动物实验中都获得了成功。
一天，杜马克的小女儿爱莉莎的手指不小心被刺破了。晚上，不仅手指肿胀，而且发起了高烧。虽然请来了最有名的医生，病情却继续恶化。
“伤口上的链球菌进入了病人的血液，恐怕……”
“不！”
杜马克望着医生忧郁的脸色，果断地决定用两小瓶磺胺注射在自己心爱的女儿身上。第二天，当曙光来临时，戏剧性的变化发生了：爱莉莎开始退烧，不久体温就完全恢复正常。这是磺胺在人体身上战胜链球菌的第一曲凯歌！
1935年，杜马克正式将磺胺的发明公之于世。捷报不断传来：伦敦一家医院使用这种新药后，大大降低了病人血液中毒的死亡率。但是，有一个问题却使杜马克开始也难以解释，这就是：磺胺只有在人体内才能杀灭链球菌，单独放在试管中却并无这种功能。后来，一个偶然的机会，有一位科学家无意中将一种对氨基苯甲酸混入了磺胺中后，磺胺的疗效迅速明显下降，才揭开了其中之谜。原来病菌在生长繁殖过程中，必须利用对氨基苯甲酸制造叶酸。而磺胺与对氨基苯甲酸的结构极为相似，进入人体后病菌一时难以识别，于是“鱼目混珠”——磺胺就在病菌体内抑制它的繁殖，直至萎缩消灭。不久，化学家们又根据不同的抗菌需要，将一个个不同的“基团”取代磺胺结构中的氢原子，形成了一个由“磺胺吡啶”、“磺胺噻唑”、“磺胺嘧啶”等组成的磺胺药物“大家族”。
1939年，杜马克荣获诺贝尔生理学或医学奖。可是，由于希特勒的阻挠，多年以后，杜马克才有机会去瑞典参加为他举行的隆重授奖仪式。杜马克——这位为了造福人类，以心爱的女儿做试验，开拓化学药物疗法新时代的奠基人，将永载史册。
在人类的健康方面没有化学的发展也是不可想像的。以前在某些地区由于受传染病的侵害而导致整个村庄居民死亡的事件经常发生。为抵御疾病，人们只能使用一些草药和其他天然药物。今天由细菌或病毒所引起的感染都可通过使用化学药物而得到有效治疗。
磺胺药物第一次提出了简单的作用理论。人们从中发现，细菌会混淆化学结构相似的酸，错误的基因使微生物的发酵酶结构中断，从而阻止了细菌的蔓延。人体自身的免疫系统能消灭入侵的细菌，这种第一次被认识到的结构和作用之间的关系在现代制药学中具有重要意义，并不断地通过新的分子生物学知识被论证。
许多物质的医疗效果是随着时间的推移而不断地被确认的，它们有治病的功效，也有毒性。一个著名的例子就是水杨酸，它早在古代就被用于医治风湿性关节痛，水杨酸可抑制发烧和疼痛，但对肠胃却极不舒服，因此在19世纪末，化学家霍夫曼为他生风湿病的父亲极力寻找更能适合人体的药物。他把水杨酸与醋酸酐混合，得到乙酰水杨酸，这一药物在1899年被批准用于临床，从此以后它以“阿司匹林”的商标著称于世。
从药物研究开始以来的100多年里，药物研究的方式发生了巨大变化。以前，研究者们都是采用尝试的方法，即对各种备选化合物逐一尝试，而如今这种方法变得有些不切实际，因为化合物的种类已经增长到天文数字般的数目。因此新的研制药物的方法不断诞生，特别是计算机技术在药物设计中发挥着十分重要的作用。
缓释药物
人们经常与药物打交道，尤其是那些慢性病患者。在药物为人们解除病痛的同时，我们也发现服药是一件麻烦事。服药的方法一般都是一天吃几次，每次吃几片药，有时还要连续吃好多天的药，才能使疾病痊愈。有的病不得不长期服药，例如高血压病人，一年365天都得服降压药。如果你服的是中药，还需要花很多时间去煎药，那就更费力了。
能不能吃一次药管很多天呢？这样一来，岂不是可以大大地省事省时了，而且还可以防止因为忘了吃药或不及时吃药耽误了治病。
如果真的能实现吃一次药管很多天的话，人一旦得了病，因为在你的身体里已经有了治这种病的药物，等于已经打了预防针，疾病就会很快地痊愈。
不要以为“吃一次药管很多天”是异想天开，20世纪80年代的化学家和药物学家已经开始在为实现这一理想而努力了。
化学家和药物学家的办法，当然不是把各种药品让病人一次都吃进去，这样做不但达不到治病的目的，还会使病人中毒，这是因为要让药物在人体内发挥疗效，就必须使药物在一定的时间内，保持所需要的浓度，浓度不足时，治不好病，浓度过大了，人就会中毒。
那么，最理想的方案到底是什么呢？化学家和药物学家开始设想，如果能够制造出一种能在人体内慢慢释放的药物，这不就能达到吃一次药管很多天的效果吗？（这也正是缓释药物出现的原因）
微胶囊技术是现在已经实用的一种方法，微胶囊药物和普通胶囊药物不同，它们的直径只有几微米到几百微米，只有在显微镜下才能看清它们的形状。
微胶囊是一种以聚合物做壁壳的微型药物容器或包装，聚合物可以采用明胶、糊精等天然高分子材料，也可以采用羧甲基纤维素等半人工半天然合成的高分子材料，还可以采用聚乙烯醇等全人工合成的高分子材料。
微胶囊能够包封并保护它囊芯中的固体微粒药物或液体微滴药物，包封用的皮膜（壁壳）物质称为壁材，被包的囊芯物质（药物）称为芯材。芯材可以是固体、液体或气体。微胶囊化以后的芯材与外界环境是隔绝的，可以防止被大气中的氧气氧化，也可以避免其中的药物挥发。
微胶囊的皮膜具有半渗透性质，其中的药物可以借助压力、温度等因素的变化而被释放出来，但药物是长时间地缓慢地被释放出来的，这就使药物达到长效的效果，即吃一次药管很多天的效果，因此这种药称为“缓释胶囊药物”。
有一种缓释胶囊能显示其特殊的治疗作用，胶囊里面装有能促使门冬酰胺分解的酶，叫做门冬酰胺酶。临床试验表明，肿瘤患者的肿瘤生长部位的周围存在着一定数量的门冬酰胺，它是一种氨基酸，是能够促进肿瘤细胞生长的营养物质。
如果将装有门冬酰胺酶的微胶囊注入肿瘤病人的体内，当肿瘤周围的营养物质门冬酰胺渗入微胶囊时，便不断地被门冬酰胺酶分解，于是，肿瘤细胞便失去了养分，肿瘤的生长便会受到抑制。
其实，微胶囊技术并不是一种最好的办法，它的不足是吃一次药所管的天数还不够多。于是，化学家和药物学家想出了一种更奇妙的方法，就是把具有药理活性的基团（即起治病作用的基团）嫁接到高分子化合物上，制成一种缓慢和长期释放药物的长效药品。
大家知道，阿司匹林是一种常用药，它的复方制剂APC能够医治感冒，是止痛退热的常用药。而阿司匹林本身对于预防高血压、心脏病、血栓等都有较好的效果。
我们已经知道，阿司匹林的有效成分叫做乙酰水杨酸。化学家和药物学家设想，把具有药理活性的乙酰水杨酸作为基团嫁接到高分子化合物上（这种高分子化合物是聚甲基丙烯酸酯），成为一种新型的药物。这种药物进入人体以后，遇水后发生反应，释放出具有药理活性的乙酰水杨酸。
这种新药物与单一的乙酰水杨酸不同，它在人体内水解反应发生得比较缓慢。它可以长期在人体内起作用，这就好像聚甲基丙烯酸酯对乙酰水杨酸起到了贮藏作用。
血栓是一种很危险的疾病，但是只要人体内有了用高分子化合物载带的阿司匹林，便等于体内有了一种长效药，可以使人体内较长时间存在乙酰水杨酸，对血栓起了一定的防治作用。
化学家正在考虑将青霉素等抗生素药物以及各种维生素都嫁接到高分子化合物上，使它们都成为慢慢发挥药效的长效药。
人造血液和人造器官
人造血液
病人大量失血，病情危急的时候，可以输进别人的血来挽救生命。可是，在实际情况中，医院里血库的血量总是有限，往往不能满足人们的需要。于是，化学家和医学家们一直在研究人造血液。
有趣的是，人造血液和一只老鼠颇有渊源。俗话说：“一只老鼠坏了一锅汤。”但是，一个偶然的机会，一只老鼠掉进汤里，却引发了科学家的灵感。1966年的一天，美国医学家克拉克博士正在实验室里聚精会神做研究，身旁桌子上放着一种特殊的液体——氟碳化合物。不知道从哪里跑出一只常用的实验动物小白鼠，那只小白鼠一窜一跳，一下子掉进了盛有氟碳化合物的容器里。
克拉克不经意间发现了掉进容器里的小白鼠。小家伙浑身上下湿淋淋的，还在顽强地挣扎着，克拉克博士大发恻隐之心，将它捞了出来。小白鼠被解救后，在克拉克面前从容地抖了一抖毛，一溜烟地跑掉了。
克拉克开始纳闷，为什么小白鼠在氟碳化合物溶液中，不仅没有淹死，反而精力仍然那样旺盛呢？难道是氟碳化合物有什么“神奇”的功能？
于是，他有意弄来一只小白鼠，将它放在盛有氟碳化合物的容器里，注意观察眼前发生的一切。小鼠在溶液中拼命挣扎，然而接连几个小时过去了，小鼠仍然精神抖擞，奋力往外爬。如果是掉进水里，这么长的时间，小白鼠早就没命了。
这样一来，克拉克博士对氟碳化合物大感兴趣，开始认真研究这种特殊的物质。研究结果表明，这种溶液具有相当强的储存氧的能力，甚至超过血液的两倍。后来，另外一位科学家将氟碳化合物溶液代替血液，输进了小白鼠的身体内，结果小白鼠能够坚持活了一段时间才死去。
克拉克的研究成果引起日本绿十字公司经理的重视，他马上带领科研人员到美国考察，回国后组织了150位专家进行研究，结果表明氟碳化合物并不是最理想的血液代用品。后来对人造血液的研究又有了新的进展，1979年4月，绿十字公司宣布在世界上首先研究成功人造血液，把氟碳化合物和甘油、卵磷脂、氯化钠、氯化钾、氯化钙、碳酸钠、葡萄糖混合在一起，就可得到人造血液。
人造血液的特点是：①性质稳定，溶解氧气的能力比人血大一倍，并能将二氧化碳等废物带走，排出体外，它能保存三年。②人造血液没有血型之分，输入任何血型人的血液中，都不会引起不良反应。
当然，人造血液也还存在一些缺点。例如，人造血液中没有白血球，不具备抵抗外来的病菌和病毒侵入人体的功能；人造血液中不含血小板，血液流出后便难以凝结。这些都有待进一步研究并加以解决。
人造器官
自古以来，人们总想长生不老。对于现代人来说，延年益寿已经不是一种过高的要求。如果有办法来替换人体内日益衰老的器官，将有助于延长人的寿命。另外，由于意外伤害和生病，人体器官受到损伤时，也需要替换。因此，化学家进行医用高分子材料的研究，试图找到适当材料来制造人体器官。
医用高分子材料必须具备适当的物理机械性能，易于加工成型，便于消毒。还应考虑到它被植入人体体内以后，必须与人体组织具有相容性，不会引起周围组织的发炎和坏死。它们还要无毒和不易老化，以保证能长期存在于人体内。
人造角膜
如果人眼的透明角膜长满了不透明的物质，光线就不能进入眼内，这就是全角膜白斑病，最终往往会引起失明，这种病在目前还无法用药物治疗。用高分子材料制成的人工皮肤医学家于是设想用人造角膜代替长满白斑的角膜。
科学家们一开始尝试用光学玻璃或水晶制造人造角膜，因为玻璃和水晶的透视度都很好，比较容易让光线透过，但是都没有取得成功。
后来科学家们又试用了有机玻璃。在第二次世界大战中，有些战斗机失事时，飞机上的有机玻璃座舱盖被炸，飞行员眼睛里嵌入了这种有机玻璃碎片。许多年后，虽然这些碎片并未被取出，却也没有引起人眼发生炎症和其他不良反应。科学家们从这种偶然发生的事件中受到启发，进而发现有机玻璃和人体组织有良好的相容性，可以用有机玻璃制造人工角膜，现在它已普遍用于临床。
人造肾
人造肾是研究得最早的人造器官，它是用醋酸纤维素制成的高渗透性的半渗透膜，血液流经半渗透膜时，其中的排泄物有选择地透过，而血球、蛋白质、糖以及人体内的其他有用物质则不能透过而被留在血液中。
人造肺
人造肺中有3万根硅橡胶或聚四氟乙烯制成的空心纤维管，每根长20厘米，内径只有250微米。人造肺的表面布满极细的小孔，代替了人肺上的7亿多个肺泡组织，小孔不仅可以排出人工髋关节可以使病人恢复运动机能二氧化碳，而且还能吸进氧气，其功能和人肺完全一样。
人造心脏
人造心脏由动力部分、输血部分（血泵）和监控装置组成。血泵的外壳用不锈钢外面覆盖聚氨酯和涤纶的复合材料制成，内部隔膜用硅橡胶和聚氨酯制成，血泵应具有良好的物理和化学性能、生物化学稳定性和较高的机械强度，而且还要耐用、无毒、不会致癌。
人造关节
硅橡胶或聚乙烯可以制成人造关节。利用这些材料的可调节性，可模拟人体骨骼的机械性能，医用高分子材料制作的Y型人造血管有高度的耐磨性，不会因摩擦而产生碎屑，可以运动自如。
人造血管
人造血管由聚对苯二甲酸乙二酯或聚氨酯这两种高分子物质做成，是一种管状的编织物，像人体正常血管那样柔软且薄而轻，孔率大小合适，耐腐蚀性能优异，耐老化，表面光洁，易消毒，与人体有良好的相容性，已广泛用于创伤外科（如断肢再植）和肿瘤外科。
霓虹——不夜的明珠
1898午，英国化学家拉姆赛和特拉斯研究通过氖放出电流，发现这种稀有气体在低压下能放出鲜艳夺目的橙红色光芒，分外迷人。但当时这种迷人景象还只限于实验室里，真正为人们广泛享用，是在20世纪以后。世界上第一盏实用的霓虹灯，是法国化学家克劳德发明的。
克劳德的发明理论根据是：霓虹灯与传统的电灯泡不同，呈细管状，可以随意绕成字体或复杂的图形。能够制造出霓虹灯独特的灯光效果，主要是运用了“气体放电”的原理。气体通常是不容易传导电流的，是很好的绝缘体，不过，只要为气体减压，再接上较高的电压，就可使气体导电。霓虹灯是一根充满氖的玻璃管，两端通上电流，就放出亮光。电流里的电子从一端走向另一端，沿途撞击氖原子，把氖原子本身的电子撞出轨道之外，这些电子像撞球游戏中的球那样，因被击而获得额外的动力；回到原来的轨道后，多余的能量就释放出来，成为电磁辐射。假如玻璃管内装的不是氖气，而是其他气体，情况也大致相同，只是不同气体的电子会产生不同频率的电磁辐射，因而呈现不同的颜色。用氦气会产生金黄色光，用氪气则产生淡紫色光，要产生其他颜色的光线，可以在玻璃管内涂上荧光剂，再装入水银或氩，甚至可以采用颜色玻璃来配合。
自1912年第一块霓虹灯广告出现在巴黎大街上以后，霓虹灯塑造出七彩绚丽的图画和广告招牌，迅速为世界各地添上缤纷色彩。生活在现代城中的我们简直难以想象，如果城市的夜晚没有七彩霓虹，我们还用不用“良宵苦短”这个词，这正是：疑是银河落九天，火树银花不夜天！
黑金——石油
石油，又称原油，是从地下开采出来的有臭味、棕褐色或黑色的油状粘稠液体，是人类的重要能源，被称为“黑色的金子”、“工业的血液”。
石油的成因说法不一，大多数的科学家认为是古代动植物尸体随水流和泥沙沉入海下或地下，长期被泥沙遮盖，沉积为新岩层，在隔绝空气的条件下，由于压力和高温及某些细菌的作用，使有机物中的氧、氮、硫、磷等分离出来，碳氢成分高度集中，另外，海水中或地下的铅、镍、铁、铜等对反应起催化作用，经长期反应而逐步形成了石油。
石油是由几百种碳氢化合物组成的混合物，开采时从油井中喷出的分子量较大的液态烃类混合物叫原油，分子量较小的气态烃类混合物叫油田气。
石油是烃的混合物，因此没有固定的沸点。含碳原子愈少的烃，沸点愈低。因此，在给石油加热时，低沸点的烃先汽化，经过冷凝后分离出来。随着温度的升高，较高沸点的烃再汽化，经过冷凝后又分离出来。这种方法就是石油的分馏。
石油通过分馏能得到含碳原子个数不同的各种产品，有油田夜景液化石油气（C4以下的烃的混合物）、汽油（C4～C11的烃的混合物）、煤油（C11～C16的烃的混合物）、柴油（C15～C18的烃的混合物）和重油（C20以上的烃的混合物）等。重油中所含烃的相对质量较大、沸点较高。但是，在一定条件下，我们可以将这些相对质量较大、沸点较高的烃断裂为相对质重较小、沸点较低的烃，我们称这个过程为裂化。石油经分馏和裂化后就可以得到我们所需的各种产品了。
城市中许多家庭烧水、煮饭用的罐装“煤气”，实际上并不是煤气，而是液化石油气。它是石油化工生产过程中的一种副产品，它的主要成分是丙烷、丁烷、丙烯、丁烯等，此外，还有少量硫化氢。液化石油气是通过降温和加压压缩到耐压钢瓶中的，钢瓶中的压强约是大气压强的7～8倍。所以，瓶中贮存的液化石油气的量较大，可以使用较长的时间。液化石油气在空气中达到一定比率时，遇到明火会引起燃烧，甚至爆炸，因此使用时要注意防止漏气。
“汽油的辛烷值”是人们用来衡量汽油质量的一种重要指标，它表示了汽油爆震程度的大小。什么是汽油的爆震呢？我们知道，汽油机吸气时，将汽油和空气的混合物吸入汽缸中，通过压缩使气体混合物产生热量，达到一定程度后经点火便会燃烧。但是一部分汽油不等点火就超前发生了爆炸式燃烧，这种不能控制的燃烧过程，通过汽油机的响声或震动表现出来，这种现象就叫做爆震。汽油的爆震既损失能显、浪费燃料，又损坏汽缸。爆震现象与汽油的化学组成有关，汽油中直链烷烃在燃烧时发生的爆震程度比较大，芳香烃和带有支链的烷烃则不易发生爆震。经过比较发现，汽油中以正庚烷的爆震程度最大，而异辛烷的爆震性最小。人们把衡量爆震程度大小的标准叫做辛烷值，正庚烷的辛烷值定为0，异辛烷的辛烷值定为100.辛烷值越高，汽油的抗爆震性能就越好。
需要注意的是，辛烷值只表示汽油的爆震程度，并不表示汽油中异辛烷的真正含量。我国目前使用的车用汽油的牌号就是按照汽油辛烷值的大小划分的。例如，90号汽油表示该汽油的辛烷值不低于90.
为了提高汽油的辛烷值，过去广泛采用的一种方法是在汽油中添加抗爆震剂四乙基铅。四乙基铅是一种带水果味、具有毒性的油状液体，它可以通过呼吸道、食道或皮肤进入人体，而且很难排泄出去。当人体内的含铅量积累到一定量时，就会发生铅中毒。所以，目前世界上许多国家都已限制汽油中铅的加入量，逐步实行低铅化和无铅化，在我国，北京等一些城市已禁止销售含铅汽油。实现汽油无铅化，提高汽油辛烷值，目前主要是通过两种途径，一是改进炼油技术，发展能生产高辛烷值汽油组分的炼油新工艺；一是研究和开发新的提高汽油辛烷值的调合剂，代替四乙基铅作为汽油的抗爆震剂。
水泥的发明
现代水泥的主要成分是硅酸盐类，所以它的新名字是硅酸盐水泥。
今天，科学上把制水泥、制陶、制玻璃的工业统称硅酸盐工业。因为从化学的角度来看，它们都是不同形态、不同组成的硅酸盐。
现代水泥是谁最早发明的，曾经有过不同的说法。英国人说，最早发明水泥的是英国人阿斯普了。他曾用“波特兰”水泥建造了英国伦敦泰晤士河河底的隧道。
俄国人说，最早发明水泥的是俄国人契利耶夫。
事情还得从18世纪初开始说起。那时候，人们长期使用火山灰和人造火山灰来做胶合材料。它们虽然能在水里结硬，可是使用起来不方便，而且捣得不结实，就不很坚固。人们一直在寻找更好的水硬性胶合材料。
人们发现，有的石灰能够在水里结硬，有的石灰不能这样，却不知道是什么原因。俄国工程师揭开了这个谜：含有粘土的石灰石烧成的石灰，在水里有结硬的性质。
他曾用俄国水泥修复克里姆林宫的墙垣。1825年，世界上第一本有关水泥制造的书籍在莫斯科出版了。这本书就是契利耶夫写的，他在这本书里介绍了水泥的制造、性能及其调和的方法等。把一份石灰和一份粘土加水拌和，制成砖块，用干木柴在炉里煅烧到白热，然后把所得的产品碾细过筛，就制成了水泥。他说，要使水泥增加强度，在搅拌的时候可加些石膏。
这种制造水泥的原理，跟现代完全相同。
1985年，我国考古学家在甘肃省秦安县大地湾新石器时期文化遗址，发现了用水泥和人造轻骨料铺成的混凝土地面。在一座保存完好的建筑物里看到，主室地面全部用混凝土铺设，呈青黑色，表面平整、光洁。经分析、实验，证明大地湾古水泥的主要成分是硅和铝的化合物，同现代的硅酸盐水泥基本相同。它的抗压强度相当于现在的100号硅酸盐水泥。
这说明，中国约在5000年前就已经有了水泥。
隐身材料
有个“隐身草”的故事。傻子遇上一个聪明人，聪明人送给他一棵草，说：“这叫隐身草，手里拿了它，别人就再也看不见了。”傻子擎着“隐身草”，马上到集市上，伸手抢了别人一把钱，扬长而去。钱主抓住他，一顿猛揍。傻子喊道：“任凭你怎么打，反正你看不见我！因为我有隐身草！”
捧腹之余，不禁让人想到，隐身的能力，也是许多人的梦想。
现代材料技术的发展，已经在某种程度上使梦想成真了。当然，人们还不能够做到，像神话或者科幻小说中的那样，整个人完全消失，变成空气之中的透明人。那么，怎么才算现代隐身技术呢？为了理解这一点，我们看看隐身技术的发展。
隐身技术是指在一定探测环境中控制、降低各种武器装备的特征信号，使其在一定范围内难以被发现、识别和攻击的技术。在军事上，不让对手发现，就能够抢占先机，保护自己，极大表面涂有吸波材料的隐形飞机地提高武器的生存能力和作战效果。所以“隐身”能力，成了很重要的胜利因素，受到许多国家的高度重视，成为现代军事技术研究的关键技术。
在第一次世界大战之前，人们探测目标靠的是眼睛和可见光设备。探测能力依赖于目标的尺寸、色彩、光泽及其背景的对比度。伪装术是这一时期出现的一种反目视探测技术，也可说是早期最简单的隐身术。伪装术有天然伪装和人为伪装两种：天然伪装主要利用地形、地物、气象等自然条件进行伪装；人工伪装主要用迷彩、烟幕、灯火、音响等设置遮障，构筑假目标、假工事、假阵地等进行伪装。
以军用航空来说，人们为了减小飞机的可探测性，在飞机上使用迷彩涂料，即在漆料中调以颜料，用色彩和表面花纹，使飞机反射光线的强度和色彩与背景相同。例如，为了不使地面的敌人仰视看清飞机，在飞机底部涂成较淡的蓝灰色，且无光泽，使飞机与天空背景的色彩、光泽相近。为了使上方敌机俯视看不清下方飞机，在飞机的上表面涂上灰绿和灰棕色斑点，使飞机与地面背景的色彩、光泽相近。飞机的不同部分可能形成对比，增加了被探测的可能性。为了抵消它，涂料颜色可以变化，使暗的地方变成浅色。实际上伪装术在自然界也常可见到，例如活动在冰天雪地中全身白毛的北极熊；爬伏在树上形似嫩枝的杆状昆虫；游动在草丛中的青蛇；随时改变保护色的变色龙；飞舞在花圃中的彩蝶等。不过，这些都是出自动物本能的伪装术。
第二次世界大战期间，美国、英国、德国等国家就对隐身技术进行了大量的探索，并于70年代将其研究的成果逐渐付之于工程实施。特别是在海湾战争中，人们都亲眼目睹了隐身技术的巨大魅力。因此，隐身技术的研究已成为未来战争中各国关注的焦点。
由于目前雷达在各种探测器中仍占主导地位，因此雷达波隐身材料是隐身技术中最主要和发展最快的隐身材料。
我们首先来看看，雷达是如何发现飞机的。其实雷达是效仿蝙蝠工作的，我们知道蝙蝠能够在夜晚自由地飞来飞去。但蝙蝠并不是靠了它的视力好，而是凭借了超声波。它的嘴巴不断地发出超声波，超声波遇到物体后就会被反射回来，蝙蝠的耳朵接收到返回的信号，就能确定障碍物的位置。雷达的工作原理与蝙蝠类似，首先雷达要向探测方向发射电磁波，当发出的电磁波遇到飞机时就会被反射回来，雷达在接受这个返回来的电磁波就能知道有没有飞机和飞机所在的位置。
既然雷达是通过接收飞机反射的电磁波来判断飞机的位置，那么如果让飞机不反射电磁波的话，雷达可就发现不了飞机了。实际上飞机隐身正是通过这种方式达到的。
雷达波隐身材料的基本性能要求是吸收雷达波，所以这种材料又称为雷达吸波材料。我们所指的吸波材料也就是雷达波吸收材料。
吸波材料的研究始于第二次世界大战期间，起源在德国，发展在美国并扩展到英、法、苏联及日本等发达国家。经过半个世纪的发展，成绩斐然。
第二次世界大战时，德国人曾用活性炭粉末充填天然橡胶片来包覆潜艇，以降低被对方雷达发现的可能性，这可以说是最早的吸波材料。
美国早期研制了一种防辐射涂料布，是用橡胶或塑料填充导电的鳞片状铝粉、铜粉或铁磁材料制成。这些早期的材料主要通过增加厚度来提高吸波性能，一般较重，用于舰船和陆地武装设备。从50年代起，美国等开展了较为系统的飞机隐身技术研究，经过20多年的发展，70年代开始研制隐身飞机，80年代隐身飞机装备部队并投入使用。现已装备的F-117A隐形攻击机、B-2战略轰炸机以及新问世的F-22隐身战斗机均采用了不同类型的隐身材料。其他大国也都投入大量人力物力研制吸波材料，已发展出不少新型的雷达吸波材料和吸波结构。
高度的军事敏感性和技术保密性使当前高性能的吸波材料研究和应用情况笼罩在迷雾之中，但各科技机构的努力主要集中在以下两个方面：全新的吸收机理和吸收剂；计算科学的迅速发展和应用。
总之，应运而生的吸波材料，必将在这场世界性攻关研究中，不断取得发展，并对今后的隐身反隐身技术的竞争产生深刻的影响。
垃圾工厂
每逢星期日，窗外传来一阵阵“收废品啦！废铜、烂铁、碎玻璃……”的招呼声。废品收购站的流动小推车来到居民住宅区了。
生活中有许多废旧无用的东西：旧书报、牙膏皮、旧电池、废钢铁、碎玻璃、骨头……积攒起来交给废品收购站，还是一笔巨大的物质财富呢！
废钢铁制品可以回炉炼钢，十吨废钢铁可以炼出九吨好钢。有趣的是，炼优质钢还必须在原料里掺一点废钢铁呢！
纸上写满了字，撕碎了，纸里的植物纤维仍然存在。送进造纸厂，打成纸浆，经过化学漂白，雪白的、平展展的纸又出现在你的面前。十吨废纸，能造出八吨新纸。
各种碎玻璃投入玻璃熔融池熔化后，可以重新吹制成各式各样的玻璃制品。
塑料凉鞋老化后，变硬，开裂，不能再穿了。可是，塑料并没有消失。把各种废塑料按照化学成分分门别类以后，只要是热塑性的塑料，如聚乙烯、聚自动分解的生物塑料为解决大量生活塑料垃圾带来了可能氯乙烯等，加些增塑剂、抗氧化剂和颜料，再熔化均匀，崭新的塑料制品又生产出来了。十吨废塑料，可以生产塑料凉鞋两万双。
牙膏皮是铝做的，连同废铝壳、破铝锅，一股脑儿送进熔铝炉窑里，能回收大量的铝，损耗极少，而且所需的能量只有炼铝的5%。
吃肉剩下的骨头，也有它的用处。在骨胶工厂里，用大锅熬炼骨头，飘在水面上的是骨油——可以做油脂和肥皂。熬稠了的汤水里有骨胶——做墨汁、粘接木板都用得着。最后剩余的残渣，粉碎以后是优质的磷肥（骨头的主要成分是磷酸钙），撒在田里，庄稼会多结穗，果树将硕果累累。
有的废品站还上门为工厂、商店从废液、废渣里回收贵重金属。
照相馆、电影制片厂排放的废定影液里，含有宝贵的银。怎样才能拿到它呢？
加进硫化钠饱和溶液，废水里的银离子变成黑色的硫化银粉末，沉淀下来成为“银泥”。
这黑漆漆的银泥经过灼烧，加硝酸溶解，得到硝酸银结晶，再在电解池里还原为银。
近来，国外涌现出一批垃圾工厂。它的原料是垃圾，产品是纸张、塑料、各种金属。
生活中越来越多的垃圾占用土地，污染环境，着实令人恼火。
垃圾工厂首先用扬风机把废纸、塑料薄膜等轻质垃圾吹送出来，浸泡在水池里，废纸变成纸浆，流进造纸机；塑料薄膜筛滤下来，送往塑料回收熔炉。
垃圾经过强大的电磁铁，废钢铁被吸引住，玻璃和铝通过去……
无法利用的垃圾最后作为燃料，贡献出热量，化为高压蒸汽和电力，烧剩的废渣用来填整洼地，而且有较大的肥力。
如今，西方的垃圾处理事业日益发达。垃圾公司一个接一个建立起来，和银行、汽车公司、石油企业差不多同等重要。
在化学面前，没有废物可言。
可燃冰的过去和未来
可燃冰！
一个陌生的名词。正如我们在荒野上遇到一位陌生人，可能会问上一句：“你从哪儿来？要到哪里去？”我们也要打探一下可燃冰是怎么形成，也就是它的来历；同时又关心一旦利用了可燃冰，对人类是福还是祸，它的前途如何。
可燃冰，是一个充满矛盾的名词。冰是水，水怎么能燃烧呢？“可燃”就会出现燃烧，点着了火，水火不相容，怎么统一在“可燃冰”这个名词之中？
故事得从头说起。苏联有位天然气专家契尔斯基，他指挥工人往一口天然气井里注水。根据以往的经验，往天然气井里注水，井里会冒出更多的天然气来，可以提高产量。可这次注入20吨水以后，产生了相反的后果，不但产气量没有增加，反而停止冒天然气了。
正在生产的天然气井为什么不冒气了呢？这位专家想不清，理不明，就去查文献资料，动脑筋分析。后来，终于弄清了一个道理：天然气含有大量甲烷，甲烷与水化合，结成冰了。这种冰，大名叫做“甲烷水化合物”，或是“水化甲烷”。
甲烷是可以燃烧的气体，对甲烷加大压力，降低温度以后，就会与水形成透明的结晶，即水化甲烷。水化甲烷，实际是甲烷分子被封闭在水晶分子的笼子之中。
在自然界，在大海里，深度为600米～2000米的地区，温度为2℃～5℃的时候，甲烷最容易形成结晶，形成令人惊奇的“可燃冰”。天然气的主要成分是甲烷，地下的压力和温度恰恰能使甲烷与水形成可燃冰，上面提到那口不再冒气的井，欠缺的是水，注入20吨水以后，甲烷就被包在冰晶里，堵在地下，冒不出来了。
后来人们从这个事件中得到启发，偶然之中包含着必然，在条件相同的地下，在大海里一定存在着可燃冰。这一查，不但查出了地球上有可燃冰，而且数量相当惊人！
虽然在靠北极的西伯利亚和阿拉斯加的冻土中偶然发现水化甲烷，但是，大量的水化甲烷深藏在海底。在日本附近的海底，发现的水化甲烷估计为7.4亿立方米。这一发现对缺乏能源资料的日本来说，比发现一个大金矿更令人兴奋。
水化甲烷中的甲烷被封锁在冰晶中，无异于被高度压缩于固体之中。一旦开发利用，1立方米可燃冰释放出来的能量相当于164立方米天然气。日本海附近的水化甲烷，可满足日本未来100年的需要。
在我国南海，科研人员原来以为那里没有冻土带，好像不可能存在可燃冰，然而，最近的调查得出了新的结论，南海海底不仅有可燃冰，而且储量相当丰富，能源总量为我国大量生物和微生物死亡后沉积到海底，分解后和水形成类冰状化合物石油总量的一半。另外，从我国东海也传来好消息，可燃的冰蕴藏量相当可观。
这样看来，可燃冰将会成为明天的重要能源，身价骤然提高。于是，它的身世就引起了人们的兴趣，自然会问：“它从哪儿来？”
有人说，古代的生物和微生物死后，沉积在海底，尸体被细菌分解，生成了甲烷、乙烷等可燃气体，由于海底的温度低，压力大，甲烷就与水结合成为水化甲烷——可燃冰。甲烷也会钻进疏松的砂岩，形成水化甲烷，天长日久，千万年的岁月使海底形成了绵延数万千米的可燃冰，成为了适宜开采的矿藏。
也有人说，甲烷不是在海底形成的，是地球生来就有的。由于宇宙空间存在着甲烷，早期的地球本来就有甲烷，形成地球以后，就存在于海底了。
这就是说，水化甲烷从哪里来，至今没有结论。那么，“到哪里去”的问题也没有明确的走向。
首先，人们想到了它是一种矿藏，有极高的利用价值，可以替代具有广泛用途的天然气，既可以作为未来的化工原料，用来制造塑料、化学纤维和药剂等等，又可以用来当做燃料直接燃烧。
还有一种更理想的利用方式，让甲烷从浮石这种触媒中流过，就会分解为两种产品：苯和氢。其中，苯的数量较少，大部分是氢，苯是化工原料，而氢则是越来越受到重视的能源，用氢做燃料的燃料电池，很快就会成为替代汽油的能源。
看来，水化甲烷好像有了一个令人欣喜的出路，到哪里去的问题已经得到了解决。可是，有人说，水化甲烷给人类带来的后果，是福是祸还很难说。
如若不信，有事实为证。1998年，太平洋上的巴布亚新几内亚发生一次可怕海啸，造成2000多人死亡。海啸，那是海底地震、地壳滑动造成的，而地壳的变动引起可燃冰的不稳定，“冰”成为了“气”，推波助澜，海啸进一步升级。幸免于难的灾民说，他们看见翻浪的海水中隐约有火光闪现，闻到了刺鼻的气味。火光和气味正是甲烷引起的。
有的科学家说，1998年的海啸只是一个局部性的小灾难，甲烷还可能引起更大的灾难。海底的水化甲烷，不会老老实实地呆在冰晶之中，只要海洋的洋流有变化，就有可能被释放出来，升到海面，进入空气之中，引起气候变化，引起全球性的气候变暖，带来毁灭性的后果。
如今人们提高了环境保护意识，担心温室效应引起气候变暖，纷纷指出二氧化碳增加是引起气候变暖的原因，因为二氧化碳妨碍了空中的热量向宇宙中排放。可是，二氧化碳这种作用与甲烷相比，显得微不足道，甲烷产生的温室效应比二氧化碳大12倍。
这种担心不是没有根据，有的海洋学家说，1.5万年前曾经出现过一次甲烷气体的大量释放，造成一次气候变暖。历史再往上推，5500万年以前，地球上的气候急剧变化，空气和海洋的温度上升，造成多种生物灭绝，今天通过计算机的分析计算，很可能是由于甲烷的大量释放。
可燃冰到哪里去，至今仍然是一个待解决的问题。当做新能源，当做宝藏，人类迟早要加以开发利用，只是如何开采，如何运输，还处在研究阶段。开采和利用的时候，始终要注意一个问题，必须使甲烷在人的控制下释放出来，不能泄漏，更不能引起甲烷自动地大量释放。
要是处理不当，或是海底变化，引起甲烷大量释放，那将使人类面临一次大的灾难。
能源危机中的希望
能源危机是当今世界普遍存在的问题，当今世界人口从1900年的16亿增加到目前约60亿，净增加了约2倍多，而能源消费据统计却增加了16倍多。人类使用的能源主要来自于石油、煤和天然气。按照目前的消耗水平估算，21世纪初人类将面临能源危机的威胁。
与此同时，由于大量使用碳氢化石燃料，环境污染日益严重。光化学烟雾、酸雨等公害接踵而至，生态平衡惨遭破坏，危机红灯频繁闪烁，传统的能源体系已难以适应人类生存发展的需要，加紧开发低污染乃至无污染的绿色新能源已迫在眉睫，目前这已成为各国的重要任务，在完成这一任务的过程中，化学将发挥巨大的作用。
在能源危机面前，经过科学家们的不懈努力，曙光初露，新能源技术的发展方兴未艾，引人瞩目。太阳能和氢能等新能源的竞相开发利用，为人类的生存展示了充满希望的美好前景。
为了解决能源危机，各国都把目光放到了太阳能上。
我们都知道地球是太阳系的一员，正是太阳给了地球光和热，如果没有太阳，恐怕地球就不会有生命了。太阳称得上是我们地球上生命的母亲了。其实太阳是一个硕大无比的热源火球。虽然太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.75×1026瓦）的22亿分之一，然而一年内“恩赐”给地球的能量，相当于地球上石油蕴藏能量的100倍以上。全世界一年的总能耗量，对于太阳来说只是30分钟的“举手之劳”。据科学家估计，太阳的寿命至少还有100多亿年，因此，对人类来说，太阳是一个取之不尽，用之不竭的能源宝库。
在新能源开发中，利用太阳能电池作能量转换器把太阳光直接转换为电能，以其结构简单、无噪声、无振动、无污染的优点而引人瞩目。因此，太阳能电池的研究得到世界各国的普遍重视。
如今太阳能电池已经进入了实用阶段，家用太阳能热水器就是利用太阳能电池发电来获取热量的。在研究开发太阳能电池过程中，寻找合适的半导体材料是关键。目前使用的太阳能电池主要有单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池等。这些太阳能电池常被作为手表、收音机、灯塔、边防哨所的电源，还用于汽车、飞机、人造卫星和飞船上的电源。
世界上第一台实用型的单晶硅电池是1954年在美国贝尔实验室诞生的，由于这种电池性能稳定、寿命长、体积小、重量轻，很适合作航天器上的电源。1958年，美国的“先锋1号”人造卫星首先使用了硅电池，使人造卫星电源可以安全工作达20年之久，从而取代了只能连续工作几天的化学电池，为航天事业的发展提供了一种重要的能源动力。迄今，美国发射的近千颗人造卫星中，有95%都采用硅电池。我国在1971年发射的第二颗人造卫星“实践1号”上开始使用硅电池。
单晶硅的生产工艺复杂、耗能多、成本高。多晶硅电池的效率虽然较差，但比单晶硅易于制造。上述两种材料都有一定的局限性，不利于大规模付诸实用。因此，各国又把希望转向比较廉价的非晶硅薄膜材料（制造成本仅为单晶硅的1/100左右）。
1976年用非晶硅薄膜技术制备的太阳能电池的问世，曾被视为电子工业的一大奇迹，它为太阳能电池制造成本的大幅度下降开辟了一条希望之路，但美中不足的是光电转换效率较低。但据报道，经过科学家的不懈努力，到1991年时，非晶硅的光电转换效率已由最初的4%提高到了12%。专家们预测，转换效率为15%以上的大面积、大功率非晶硅电池的开发，将成为太阳能电池的主流材料。
近年来，太阳能电池的开发应用正逐步走向产业化、商业化。随着太阳能自行车、汽车、游艇、飞机的相继面世，人们越来越相信有可能成为化石燃料的重要替代能源而雄踞于陆、水、空运事业中。
人们还尝试用太阳能电池来建设发电厂，实现大规模发电。1996年，在日本冲绳县的宫古岛上，输出功率为750千瓦的太阳能电池发电厂正式投入运行。为此，1996年前后，佳能、三洋、松下等公司相继推出了一体化太阳能电池薄膜住宅屋面材料，其中，松下公司产品的光电转换效率已达到15.2%。日本通产省计划以高效率，低成本为目标，争取在21世纪使太阳能电池发电成本与常规发电成本相当。目前，世界上最大的硅太阳太阳能汽车是节能科技的典范能电池发电厂坐落在美国加利福尼亚州，它将100多万个硅电池安装于108个帆板阵列上，自动跟踪太阳，最大发电容量达1000千瓦。
太阳能电池的应用常常会受到地域和气候限制。虽然太阳“恩赐”给地球的总能量是惊人的，但能量密度比较稀薄，即便在炎炎夏日也仅为每平方米1千瓦，因此，遇到夜间、雨天等恶劣环境，太阳能电池便束手无策了。为了解决这一难题，通常是未雨绸缪，将白天多余的电量储存于蓄电池中备用。
1983年，美国提出了一项大胆的计划，要在距地球3.58万千米的同步轨道上，建立一个重以万吨的巨型同步卫星太阳能电站。这个太空电站上面设有永远朝着太阳最强光的太阳能电池阵列，将太阳能转变成电能，再用微波发生器将电能转变成微波，然后以集束形式把微波发射到地面接收站，最后由地面接收站再把微波转换成电能。
据计算，一座8000万千瓦的太空电站的太阳能电池阵列面积就有64平方千米，要装配几百亿个电池片，把微波发往地球的天线也要有2.6平方千米。地面上还要装有一个92.1平方千米的巨大接收整流天线。这真是一个浩大的跨世纪系统工程！
随着相关高新技术的发展，太阳能的开发利用将日臻完善。例如，以超导材料制成大容量太阳能蓄电装置，实现长时间、无损耗地大量贮能等。21世纪将是太阳能大显身手的新时代。
除了太阳能以外，另一种清洁能源——氢能也备受政府门和工厂企业的关注，科学家对氢能也非常感兴趣。
很久以前，法国科幻作家凡尔纳曾说：“总有一天水会被用作燃料。”当时，人们并不相信他的话。然而，随着时间的推移，科技的进步，凡尔纳的科学预言已经有希望变成现实了。
人类可以大规模地用水制氢，让氢能提供无穷无尽的光和热。
在众多的新能源中，氢能以其重量轻、热值高、无污染、应用广等优势而“独占鳌头”。人类在氢能的研究应用领域不断取得的成功，为21世纪的世界能源描绘出了一幅诱人的前景。
氢的原子序数为1，在周期表中排名第一，重量最轻。小时候我们都喜欢让爸爸妈妈给买五颜六色的氢气球，氢气球就是利用了氢的这种特性，氢气比空气要轻，灌满了氢气的气球就可以高高地飘起来了。氢的沸点为零下252.8℃，常温常压下为气态。氢易燃烧，燃烧时反应速度快，热值高，每千克可高达6900千焦，约为汽油的3倍，也就是说，获得同样的热值，所需氢的重量仅为汽油的1/3.氢的原料是水。地球表面约有71%为水覆盖，储水量约为2.1×1021吨。氢燃烧的产物是水，不会污染环境，是最干净的燃料。生成的水又可以分解制氢，这种燃烧和再生的循环往复，使氢能成为一种资源丰富，洁净优质的理想资源。
要使氢能成为广泛使用的能源，首先要获得廉价易行的制氢技术。
目前工业上制氢的方法主要是水煤气法和电解水法，由于这两种方法耗能大，且前者依然离不开化石燃料，所以说不上是有前途的制氢技术。目前最有前途的制氢方法被认为是太阳光分解水制氢（简称光解水）。
一是光电化学电池分解水制氢法。其原理是，在催化剂存在时，吸收太阳光辐射使水分解为氢气和氧气。
植物的光合作用是在叶绿素上进行的。1968年，科学家发现了“叶绿素脂双层膜”的光电效应，从而证明了光合作用过程的半导体电化学机理。受此启发，将二氧化钛（TiO2）晶体电极和铂黑（Pt）电极浸在水中，组成光电化学电池。当太阳光辐射半导体材料二氧化钛表面时，因光电效应产生的电流将水分解，释放出氢气。这一方法是由日本科学家本多等人于1972年发现的。但二氧化钛只能吸收太阳光中紫外和近紫外部分，所以能量转换率还不到1%。近年来，研制成功用钛酸锡晶体及氧化钨晶体作阳极，效率分别达到20%和40%。由此可见，选择高效型的电极材料是提高转换率的关键。
二是生物制氢。生物制氢的原理是，模拟叶绿素植物的光合作用，并使光合作用仅仅停留在分解水的阶段。美、英、俄等国科学家先后发明了叶绿体制氢装置。在实验室中用1克叶绿素，1小时可产生出1立方分米氢气，并且能量转换率高达75%。
近年来，人们还发现江河湖海里的藻类低等植物，有些也具有以水制氢的能力。如美国科学家加弗隆发现一种蓝绿色的藻类，其光合作用非常特殊，不是像一般植物那样，把二氧化碳转变为氧气，而是通过光和菌的作用把水转变为氢气。迄今，人们已找到了一些具有类似功能的微生物，如小球藻、固氮蓝藻等。
日本通产省自1991年起实施了为期8年的高效制氢的国际研究开发计划，重点是研究制氢的光合细菌和藻类，并发现其生产机理，以便在工业上能够得到利用。
氢要作为一种常规能源，不单单需要解决廉价的制氢技术问题，更重要的是还需攻克安全、方便的储存和运输等方面的难题。
液氢、气氢的密度小，不利于储存。在15兆帕压力下，40立方分米钢瓶中只能装0.5千克氢气。将气氢压缩为液氢，耗能差不多相当于其燃烧能的1/3～1/4，不仅耗能高，而且不安全。难怪当年装液氢的贮罐车首次出现在美国公路上时，红色“保驾”吉普车，前呼后拥，如临大敌。因此，对于一种广泛使用的燃料来说，必须寻找一种更为理想、安全、方便的贮运方法。
对于储氢的方法科学进行了各种尝试，金属贮氢法成为一种很有希望的方法。
说起来可能有点奇怪，固体的金属，又不是容器，怎么能够装下气体呢？原来，某些金属或合金，因为它们表面的催化或活性作用，能将氢气分子分解成氢原子而进入金属点阵内部，形成金属氢化物，这一现象是20世纪60年代末由美国科学家首次发现的。目前，世界上已研究成功多种储氢合金。储氢合金的贮氢好比是海绵吸水。金属与氢反应是个可逆过程，在一定温度、压力条件下能大量吸收并可逆地释放氢气。例如，镧镍合金能吸收氢气形成金属氢化物，这是一个放热反应。
利用储氢合金储氢，只要稍稍加热，氢气就会从合金中冒出来。这种吸氢和放氢可相当长期地反复进行。在这种储氢合金中，储氢量可高达88千克/立方米，高于液氢的70.6千克/立方米。目前，最有实用价值的是镧镍合金和铁钛合金。每千克镧镍合金能储氢153升为本身体积的1000倍以上，而每千克铁钛合金的储氢量要比前者大四倍，且价格也低。性能优异的储氢材料的研制，开辟了氢的储存和运输的新途径，展现了广阔应用的前景。
如今氢能已经进入了人们的生产生活领域，并且初步显示出了其优越的性能。
20世纪初，星际航行学的奠基人俄国齐奥尔科夫斯基就预言过：“氢是将来喷气发动机的燃料。”氢燃料重量轻，1升液氢只有70克，而能量密度却是普通汽油的3倍，用于航天、航空等高速运输工具，可以使载重与自重比成倍地提高。氢作为航天动力燃料，可追溯到1960年，液氢首次成为太空火箭的燃料，而后美国发射的“阿波罗”登月飞船使用的远载火箭燃料也是液氢。此后，氢成了航天飞机起飞时必不可少的动力燃料，美、俄等航天大国还将氢氧燃料电池作为空间轨道站的电源而广泛应用。
1989年4月，苏联一架运输客机改装的氢燃料实验飞机试飞成功，为人类应用氢能源迈出了可喜的一步。
在汽车应用方面，氢能源利用成就尤为显著。美、德、日等国在氢能和储氢合金利用方面已接近实用化了。1979～1983年德国奔驰公司以氢作燃料在柏林和斯图加特进行了小客车和货车的行车实验。据报道，只要带上储氢量为5千克的280千克铁钛合金氢化物，就能行使110千米。日本马自达公司推出的氢能汽车，速度可达125千米/小时；1980年我国也研制成功了第一辆氢能汽车；1996年日本丰田汽车公司推出了燃料电池汽车，作为燃料的氢气由钛系储氢合金提供，最高速度在100千米/小时以上，一次贮氢可持续行驶250千米以上。
1990年夏，德国巴伐利亚电力公司在纽伦堡以东的诺因堡地区建造了一座实验性500千瓦级的太阳能制氢发电厂。它使用2万平方米太阳能电池板电解制氢，年产汽车用氢燃料5万立方米。不少国家都在加强氢能的开发和应用研究，并制订了相应的发展计划。
目前的许多工作还处于试验研究阶段，制氢技术还有待提高，储运手段尚需改善。因此，专家们估计，氢能的大规模实用化还需要20年以上。然而，无论从地球资源和生产技术，还是从环境保护的角度来看，可以相信，再过几十年，洁净优质的氢能将成为世界能源舞台上的一个出类拔萃的新秀而大放异彩。
总的看来，在未来人类虽然会受到能源危机的困扰，但是利用我们人类的聪明才智，不断探索新的能源，人类完全可以克服能源危机这个困难，向着更加美好的未来前进。
