1. Создание промышленного производства новых высокопрочных коррозионно-стойких и жаропрочных композиционных и керамических материалов и широкое использование их в электротехнике и электронике, металлургии, химии и медицине. Внедрение новых материалов дает возможность переходить к принципиально новым технологическим процессам. Например, создание материалов, обладающих сверхпроводимостью при достаточно высоких температурах, позволяет подойти к революционному перевороту в технике. Уже сейчас имеются материалы с уникальными свойствами – память формы, отсутствие звука при ударе или трении, сочетание сверхпрочности и сверхлегкости и другие.

2. Применение новых пластических масс, способных заменить металлы и сплавы и улучшить качество и долговечность машины. Такие пластмассы обладают большей теплостойкостью, чем большинство конструкционных материалов, прочны и легки, что позволяет из использовать вместо традиционных материалов с большей эффективностью. Например, 1 тонна термопластов освобождает в народном хозяйстве до 10 тонн цветных металлов и легированных сталей.

3. Создание новых износостойких и других материалов из черных и цветных металлов с использованием методов порошковой металлургии, которая наиболее эффективна из-за резкого снижения отходов при изготовлении деталей, сокращения числа технологических операций и трудоемкости при одновременном повышении качества продукции, возможности создания принципиально новых материалов, которые нельзя получить никаким другим способом. К таким материалам относятся фильтровые, фрикционные, сверхтвердые. Полупроводники и другие. Особо надо выделить композиты, то есть материалы, полученные армированием порошковой массы неметаллическими компонентами, в числе которых – углепластики – углеродные волокна, покрытые алюминием. Не менее важно использование порошков для напыления на поверхность детали прочного покрытия, что позволяет практически полностью восстанавливать изношенные детали.

4. Создание новых полупроводниковых материалов, металлов и их соединений высокой чистоты с особыми физическими свойствами; новых аморфных и микрокристаллических материалов, обладающих уникальными свойствами.

5. Совершенствование технологии непрерывной разливки и применение технологии внепечной обработки для повышения ее качества.

6. Создание серии технологических лазеров и их внедрение для термической и размерной обработки, сварки и раскроя; оборудования для плазменной, вакуумной и детонационной технологии нанесения различных покрытий; технологий с применением высоких давлений, импульсных воздействий, вакуума для синтеза новых материалов и формообразования изделий. Область применения лазеров постоянно расширяется.

7. Ускоренное развитие биотехнологии позволит увеличить запасы продовольственных ресурсов, освоить новые возобновляемые источники энергии, обеспечить предупреждение и эффективное лечение тяжелых болезней, дальнейшее развитие безотходных производств и сокращение вредных воздействий на окружающую среду.

Прогрессивные химико-технологические процессы

Химико-технологические процессы играют важную экономическую роль в народном хозяйстве страны, так как лежат в основе производства важнейших традиционных материалов: чугуна, стали, меди, стекла, цемента, химических волокон, пластмасс, каучука и резины, минеральных удобрений, бензина, кокса и новых видов сырья и материалов, заменяющих природные и применяющихся в различных отраслях промышленности. Большое достоинство химико-технологических процессов состоит также и в том, что они совершенствуют производство, улучшают его технико-экономические показатели. Велика роль этих процессов в создании энерго-, трудо- и ресурсосберегающих технологий. В настоящее время принята следующая классификация химико-технологических процессов:

1. По агрегатному состоянию взаимодействующих веществ: а) однородные процессы (гомогенные); б) неоднородные процессы (гетерогенные).
2. По значению параметров технологического режима: а) низкотемпературные и высокотемпературные; б) каталитические и некаталитические; в) протекающие под вакуумом, нормальным и высоким давлением; г) с низкой концентрацией вещества и высокой концентрацией вещества.
3. По характеру протекания процессов во времени: а) периодические; б) непрерывные.
4. По гидродинамическому режиму – два предельных случая перемешивания реагирующих компонентов с продуктами реакции: а) полное смешение; б) идеальное вытеснение, при котором исходная смесь не перемешивается с продуктами реакции.
5. По температурному режиму: а) изотермические процессы (температура постоянна во всем реакционном объеме); б) адиабатические процессы (нет отвода или подвода тепла); в) политермические процессы (тепло частично отводится или компенсируется подводом; температура в реакционном аппарате изменяется неравномерно).
6. По тепловому эффекту: а) экзотермические (с выделением тепла); б) эндотермические (с поглощением тепла).

К прогрессивным химико-технологическим процессам относятся биохимические, радиационно-химические, фотохимические и плазмохимические процессы.

Эти процессы сходны с каталитическими по механизму ускорения химических реакций, которые с участием соответствующих возбудителей идут по иному пути, чем в их отсутствие. Возбудителями служат световые излучения (фотохимические процессы), ионизирующие излучения высокой энергии (радиационно-химические процессы) и биохимические катализаторы – ферменты микроорганизмов.

Применение биохимических процессов в химической технологии имеет особенно большое будущее. В живой природе под действием высокоактивных биологических катализаторов – ферментов и гормонов – происходят всевозможные биохимические и каталитические реакции. Они происходят в атмосферных условиях (без повышения температуры, давления) с высоким выходом.

Техническая микробиология изучает новые биохимические методы производства самых разнообразных химических продуктов. Уже сейчас осуществлены на практике микробиологические синтезы антибиотиков, витаминов, гормонов. Особенно важное значение имеет использование биохимических методов для синтезе пищевых продуктов, в частности белков. Известно, что в мире ощущается недостаток белковых продуктов, и одним из основных путей расширения пищевых ресурсов является реализация производства белков биохимическими методами с помощью микроорганизмов. В промышленности давно используются следующие биохимические процессы – биологический синтез белковых кормовых дрожжей, различные формы брожения с получением спиртов и кислот, биологическая очистка сточных вод и т.п.

В настоящее время применяется синтез различных белковых материалов в промышленных масштабах народного хозяйства, в основном микробиологическим синтезом, ферментными системами микроорганизмов, а также промышленное использование микробиологического синтеза белков из легких масел, нормальных парафинов, метанола, этанола, уксусной кислоты и других органических соединений, получаемых преимущественно из нефти. Используя для микробиологического синтеза всего 4 % современной мировой добычи нефти, можно обеспечить белковый рацион 4 млрд. человек, т. е. почти все население земного шара.