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科技发展的目标是造福人类，实现人类社会的可持续发展。目前面临的挑战主要来自于以下几个方面：资源与能源危机；环境污染与治理；人类健康水平和生活质量的提高；人类生活空间的拓展（空间技术）；高科技产业（信息、生命、材料科学等）。因此，精细化工主要向如下所述方向发展。
（1）高尖端、高技术、功能化、专用化，与快速发展的高科技时代接轨 全球经济一体化快速发展，跨国公司重组、兼并，使生产更集中、专业化。以信息化技术、生物技术、纳米技术、催化技术、新能源利用技术、新材料技术等为代表的新技术、新品种，将成为化工产业升级换代的巨大动力，多门学科交叉的高新技术会进一步涌现。催化剂、生物医学、纳米材料、功能高分子、精细陶瓷、薄膜材料、复合材料、非晶体材料、智能材料、富勒烯材料、电子信息化学品、光纤材料等方面将形成产业化、商品系列化。膜分离技术、超临界萃取技术、超细粉体技术、分子蒸馏技术，以及利用计算机技术和组合化学技术进行分子设计等都将进一步得到应用。
（2）绿色化发展方向，与“全球变化科学”和现行政策接轨 全球变化科学核心问题是气候的变化，因大气污染造成的气候变暖现象更是热门话题。世界各国均耗费大量的财物治理三废，排放标准也日趋严格。欧洲的化学品注册评估和许可管理制度，美国的“总统绿色化学挑战年度奖”，其目的都是控制污染、倡导绿色。绿色化工的特点是对环境无毒无害，反应选择性极高。已形成了化学工业的一个重要方向，即“清洁化生产”和“原子经济反应”。己内酰胺、丙烯腈丙二醇醚、环氧丙烷等新工艺的开发，涂料、胶黏剂的水性化或无溶剂化，制冷行业的氟里昂及汽油添加剂甲基叔丁基醚的代替，化学致癌物质的禁用及可降解材料的开发利用等种种迹象表明，追求“绿色”、保护环境、保护人们的身心健康将是化学工业未来永恒不变的目标，也是刻不容缓的责任。
（3）开发新方法、新路线，完善传统精细化工产品生产中存在的问题 21世纪要用一些高新技术改造传统精细化工，使原有的化工产品纯度提高、分离更彻底、三废排放更少、环境污染更小，使原有的生产技术和产品结构更加完善。目前已发展或正在开发的新技术包括新的合成技术、分离技术、催化技术等。合成新技术有声化学合成、一锅合成法、微波电介质热效应合成、电化学合成、等离子体化学合成、力化学固相合成、冲击波化学合成、手性合成、利用太阳能进行化学合成、超临界状态下化学合成、室温和低热温度下固相化学合成及光化学合成等，备受瞩目的是生物化工合成法如发酵工程、酶工程、基因工程和绿色化学合成法的清洁化生产。新的催化技术主要有配位催化、相转移催化、超强酸超强碱催化、杂多酸催化、胶束催化、氟离子催化、钛化合物催化、纳米粒子催化、光催化、晶格氧选择氧化及非晶态合金加氢催化等，其中发展最快的有配位催化、相转移催化、固体强酸强碱催化和纳米催化技术。其他先进技术还有分离与反应偶合-反应蒸馏技术、分离与分离偶合-吸附蒸馏技术、高聚物改性技术、复合材料技术、精细加工技术、材料成型技术、化工模拟技术、复配技术、计算机化工应用技术、超高温超低温技术和高真空超高压技术、贮能技术、再生资源利用技术和固体废物回收技术等。这些技术的频频出现和应用，必将给传统化工带来一次技术革命，优胜劣汰提高效率，满足当今时代的要求。
（4）开发新能源，与日趋紧张的能源形势接轨 世界能源有限。现在世界能源消费以石油计约为80亿吨/年，地球人口约60亿，平均每人每年消费量约为1.5t。到21世纪中叶，预计全球人口将达100亿。仅从人口增长数字看，能源消费的增加是惊人的。随着世界人口不断增加和能耗时间累计，能源紧缺时期将会提前到来。要实现人类可持续发展，就必须解决能源替代问题。要完成这一艰巨任务离不开化学工业。根据科学家预测，21世纪的能源主要为核能、太阳能、风能、地热能、氢能、潮汐能和海洋能。此外，人们还在大力发展乙醇汽油、生物柴油、合成柴油等其他能源来弥补当前的能源短缺问题。所以，在能源替代方面精细化工将会发挥重要的直接或间接作用。