造就我們的材料

斯洛森接著描述了製造芳香劑、調味劑、炸藥用硝化甘油、塑膠、藥物和染料的潛力，「種類繁多」。石油將變得越來越有價值，「作為人類迄今為止依賴大自然的慷慨饋贈的物質來源」。

以石油為原料的冰淇淋從未成為新事物，但斯洛森的報導是正確的。上個世紀見證了研究和合成物質的能力的巨大飛躍。從我們的家庭和城市到我們的電子產品和服裝，我們每天互動的大部分內容都是透過對大自然提供的基本物質的操縱、重組和重新想像而成為可能的。

「100 年前的世界已經面目全非，」材料科學家、《手工製作：科學家透過製作尋找意義。她說，這“僅僅是因為我們擁有的材料，更不用說我們使用它們的所有新方法了。”

二十世紀之交為材料的新時代奠定了基礎。有機化學家學會如何將煤炭轉化為各種工業化學品，包括染料和香水。後來，在戰時需求的推動下，化學家們用毒氣、炸藥和推進劑以及消毒劑和防腐劑磨練了他們的工藝——如此多的新產品使得第一次世界大戰經常被稱為“化學家的戰爭」。從根本上講，新世紀也帶來了對化學鍵和化學鍵的更深入的了解。原子、其成分及其行為。

在接下來的幾十年裡，化學和物理方法與工程學相結合，催生了一個新領域，現在稱為材料科學。冷戰期間，美國政府一直在尋找用於太空和軍事技術的新材料，在它的推動下，學術部門聚集了物理學家、化學家、冶金學家和電氣工程師——任何對材料感興趣的人。

廣泛的實地調查，由美國國家科學院在 20 世紀 70 年代整理並命名為材料與人的需要,將材料定義為「具有使其在機器、結構、設備和產品中有用的特性的物質」。報告是這樣描述研究進度的：「從石頭到青銅，從青銅到鐵的轉變在影響上是革命性的，但從時間尺度上來說相對緩慢。過去半個世紀裡材料創新和應用的變化發生在一個革命性的而非進化的時間跨度內。

除了這一新科學之外，還出現了新的和改進的科學工具。科學家現在可以在更精細的尺度上觀察材料電子顯微鏡使單一原子可見。X射線晶體學揭示了原子排列，可以更好地理解材料的結構。色譜儀和質譜儀等設備使當今的科學家能夠解開化學混合物並識別其中的化合物。弗朗西斯·阿斯頓 (Francis Aston) 於 1919 年首次在同位素研究中利用了質譜儀，但長期以來，一些化學家認為該工具：根據質譜學家邁克爾·格雷森的描述，“一種無法解釋的、巫毒的、黑魔法的工具。”

許多新材料都是出於基本的好奇心和偶然性而誕生的。但新技術也為有針對性的創新讓路。如今，材料可以從頭開始設計來解決特定問題。以及對固體物質特性的探索—例如，物質如何與熱、光、電或磁相互作用——隨著設計的迭代，我們周圍的事物進一步發展，讓位給電晶體、過渡鏡頭、觸控螢幕和硬碟。對物質如何與生物組織相互作用的探索已經產生了冠狀動脈支架、人造皮膚和髖關節置換物，包括金屬混合物，當它們坐在骨頭上時，它們堅韌且不發生反應。

“幾千年來，材料科學和工程已經從‘你在洞穴外面發現了什麼？’西北大學的 Stephen H. Carr告訴科學新聞1980年代。

這些努力的成果就在我們身邊。以航空旅行為例，以及它引入的全球互聯性。這要歸功於輕質且堅固的合金。和當今的個人連接- 透過智慧型手機和電腦 - 配備了矽晶體管。它們的小尺寸和低功耗要求使計算能夠工作，然後進入我們的家庭和口袋。豐富的塑膠家居用品和舒適的運動休閒選擇透過聚合物的改進。

以下的例子重點介紹了上個世紀材料進步改變我們日常生活的幾種方式——我們關注的是旅行、連結性和便利性。我們本來可以選擇無數其他人。

然而創新並非沒有後果。每一個進步的故事，也都有關於人們在這個星球上留下的印記的故事。在使人類繁榮發展的同時，從多氯聯苯到塑料，許多新物質已成為污染物。無論人們如何解決這些環境問題，其他新材料都將不可避免地在解決方案中發揮作用。
— 卡洛琳·威爾克

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當德國人開始飛越英格蘭時，他們驚訝地發現情況發生了逆轉。一個重要因素不是飛機本身，而是飛機所用燃料的辛烷值。德國人在法國擊敗的英國噴火戰鬥機和颶風式戰鬥機現在可以爬得更高、飛得更快，這要歸功於用一種新開發的工藝，稱為催化裂解。

催化劑透過減少化學反應進行所需的能量來促進化學反應。法國機械工程師 Eugene Houdry 在 20 世紀 30 年代末期開發了一種催化製程來製造高辛烷值燃料，這種燃料可以承受更高的壓縮並允許引擎提供更多動力。僅僅將航空燃油的辛烷值從 87 提高到 100 就為盟軍帶來了至關重要的優勢。

胡德里並不是第一個嘗試使用催化劑將重燃料大分子分解成小分子以提高性能的人。但作為一名狂熱的公路賽車手，他對高品質汽油特別感興趣。他研究了數百種催化劑，直到找到了鋁基和矽基材料，這種材料可以比現有的依賴熱量的過程更有效地進行分解。當他在布加迪賽車上測試汽油時，他的速度達到了 90 英里/小時。

1937 年催化裂解首次在工業規模上得到證實後不久，科學通訊, 的前身科學新聞,描述了它“一種全新的煉油工藝被認為對整個石油工業至關重要。”那時，胡德里已移居美國，並與 Socony-Vacuum Oil 和 Sun Oil 合作建立試點工廠。第一個大型「Houdry 裝置」開始在 Sun Oil 位於賓州的 Marcus Hook 煉油廠運營，之後裝置數量倍增。

在接下來的幾十年裡，催化裂解和對胡德里開創的工藝的改進將有助於汽車的統治，而催化裂解仍然產生當今汽車消耗的大部分氣體。

但所有這些駕駛很快就開始對環境造成損害。當汽油中的碳氫化合物分子燃燒時，引擎排氣中含有少量有害氣體：有毒的一氧化碳、可引起煙霧和酸雨的氮氧化物，以及未燃燒的碳氫化合物。 20 世紀 40 年代和 50 年代，道路上行駛的車輛數量如此之多，洛杉磯等城市被霧霾籠罩。

胡德里在幫助這些車輛提供燃料後，再次尋求催化劑來處理內燃機造成的污染。他設計了一種催化轉換器。

「乍一看，這個問題似乎很簡單，」胡德里在 1954 年的專利申請中寫道。 「此反應可以使用大量催化劑。只需在受控條件下將其中一種催化劑放置在排氣管線中，就可以淨化廢氣。催化劑，如鉑或鈀等貴金屬，為有害氣體提供了停靠點；在那裡，涉及氧氣的反應將它們轉化為危害較小的形式。但是，正如胡德里所指出的那樣，引擎中的高溫、機械衝擊和其他條件使問題變得更加複雜。

1950 年代，胡德里提出了他的解決方案，概述了催化轉換器工作所需的一系列反應、材料和條件。但他走在了時代的前面。多年來，含鉛汽油阻礙了催化轉換器在汽車中的採用，這提高了辛烷值，但黏住了催化劑的表面。 1970 年《清潔空氣法案》通過後的幾十年內，該法案提出了對觸媒轉換器和無鉛燃料的要求，這些設備幫助淨化了世界各地城市的空氣。

飛向空中

大眾航空旅行遇到了不同的困境：減輕負擔。最早的飛機在 20 世紀初依靠織物和木材機翼來獲得升力，但要真正翱翔，飛機需要輕盈但堅固的材料。福特 Trimotor 是第一架為乘客設計的飛機，綽號“錫鵝”，於 1926 年在鋁合金的幫助下升空。

合金自古以來就存在。青銅時代的工匠將銅與砷或錫在坩堝中結合來製造工具、珠寶等。從那時起，技術的進步與在越來越高的溫度下熔化金屬的能力一致，最終導致了鋼鐵的出現。此後，科學家研究了材料的結構和性能——包括強度、彎曲性和耐腐蝕性等理想特性——如何隨成分、溫度和加工而變化。

Tin Goose 的機身包含一種新開發的合金，名為 duralumin，是「Dürener」（最初製造該產品的公司）和「aluminum」的縮寫。硬鋁是由德國冶金學家阿爾弗雷德·威爾姆（Alfred Wilm）開發的，他尋求一種可以替代彈藥筒中黃銅的輕質合金，將鋁與銅、鎂和錳結合在一起，並透過一系列熱處理獲得強度。

1906 年的某一天，威爾姆調整了混合物中的鎂含量後，就離開去度週末，並責成他的助手在周一再次測試硬度。令他們驚訝的是，他們發現了一些合金的一個前所未見的新特徵：僅僅在室溫下放置，材料就會變得更硬。

1926年，科學通訊描述了硬鋁等材料的前景為了更安全的飛船，它將運載大量乘客升空：「必須用這些堅固的材料建造堅固而輕的大樑。它們很輕，一個人可以把其中一個拿在手裡，但又很堅固，可以承載數千磅的重量。的剛性框架興登堡例如，由硬鋁製成。

但飛船和硬鋁只是開始。二十世紀見證了合金類型及其應用的爆炸式增長，從不銹鋼餐具到用於義肢和心臟起搏器的鈦合金，再到車輛關鍵部件。今天的噴射發動機是由高溫合金，可以承受地獄溫度。

塑膠和複合材料也幫助飛機減輕了重量。合金將金屬和有時其他類型的元素熔化在一起，而複合材料則透過將一種材料懸浮在另一種材料中或將它們夾在一起，將具有截然不同特性的材料（例如玻璃和塑膠）結合在一起。由於複合材料可以調整得又輕又堅固，因此已廣泛應用於從發動機到機翼的飛機各個部件。波音 787 夢幻飛機於 2007 年首次亮相，以重量計算，複合材料佔 50%。

複合材料也出現在當今的汽車中，從儀表板到保險槓，各種材料粘合在一起，以更好地保護駕駛員和乘客。例如，美國國家歷史化學地標委員會的化學家、化學家馬克瓊斯(Mark Jones) 表示，“在汽車中令人難以置信地使用粘合劑來創建潰縮區，從而使乘客艙更加安全”，而這種做法「直接使用材料」。

還有到太空

當阿波羅 11 號太空人在完成任務後重新進入地球大氣層時1969 年歷史性的月球漫步，他們的模組外表面飆升至 5,000 華氏度左右，熱度足以燒毀任何生物。但在內部，太空人坐在大約 70° F 左右的舒適溫度下，並受到由 Avcoat 材料製成的隔熱罩的保護。

阿波羅 11 號指揮艙（左）中的太空人在重返地球大氣層（右）時受到 Avcoat 材料製成的隔熱罩的保護，免受高溫影響。

Avcoat 是一種增強塑料，由填充蜂窩狀玻璃纖維網絡的環氧樹脂製成。它的一層厚度從 0.5 英寸到 3 英寸不等，可以將指令模組金屬部件的熱量散發出去，從而防止內部溫度上升。

進入太空的願望推動了合金、複合材料以及塑膠的研究進展（其中許多最終用於汽車和飛機）。太空船不僅必須堅固、重量輕，還要能承受極端溫度。

一個新的美國太空總署稱為獵戶座的太空船注定要帶人們登上月球及更遠的地方，再次使用 Avcoat。但工程師們已經想出了更有效的製造流程。現在，Avcoat 材料不是將 Avcoat 單獨注入每個玻璃纖維電池中，而是製成碎片，在將其粘合到直徑超過 16 英尺的隔熱罩上之前，將其加工成一定尺寸。獵戶座月球測試任務可能在 2022 年初發射。

太空材料將複合材料推向極致。 Nextel 是一種極端的複合材料。它的片材由陶瓷纖維和凱夫拉縴維（另一種材料創新）編織而成，可以保護國際太空站免受碎片和流星體的侵害。在其他情況下，為航空和太空旅行發明的材料卻留在了地球上。記憶海綿於 20 世紀 60 年代末開發，用於在起飛和著陸過程中為飛行員和乘客提供緩衝，現在因其在床墊中的應用而廣為人知。太空毯是在同一十年問世的，用於保護電子設備免受溫度劇烈波動的影響，它出現在應急包中，並被馬拉松運動員在比賽後穿上。
— 卡洛琳·威爾克

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其中一些是稀土元素，由 17 種金屬元素組成，大部分位於元素週期表的外圍。儘管稀土難以開採和加工，但稀土仍受到追捧，因為它們賦予稀土材料不同尋常的磁性、螢光和電特性。例如，與其他金屬混合的釹可以製成已知最強的磁鐵——這些磁鐵可以讓你的手機振動，讓揚聲器發出聲音。

儘管挑戰和環境危害與開採它們相關，這些元素也出現在許多其他 20 世紀的應用中。稀土是彩色電視、相機鏡頭、光纖電纜、核反應器、鎳氫電池、飛機引擎、PET 掃描器等。

微型開關

一種更為人們所熟悉的元素使得手機得以普及其他個人計算可能——矽。

作為一種半導體，矽的導電性能比陶瓷和玻璃等材料更好，但不如金屬。這種中間狀態使得控制電子在半導體周圍的移動方式成為可能，這種控制非常適合為收音機、電視或電腦中的電路創建電氣開關。在 1920 世紀 30 年代和 1940 年代，這些電子設備和其他電子設備依賴笨重、易碎的玻璃真空管沒那麼可靠。數十年的半導體研究指出了另一種更精簡的方法。

第一個半導體開關，被稱為晶體管，由鍺製成，於 1947 年由貝爾實驗室發明。但德州儀器和貝爾實驗室的團隊都將目光投向了矽。矽可以承受較高的溫度（軍事應用中可能出現的溫度，例如火箭中的溫度）。當開關應該關閉時，矽也比鍺更不可能洩漏電流。但矽的成功取決於高純度形式的創造，以及與鍺晶體管一樣的能力透過結合其他原子來調整其電特性。

儘管兩個團隊獨立開發了矽晶體管，但德州儀器 (TI) 的 Gordon Teal 在 1954 年 5 月首先宣布了這一消息，從而獲得了讚譽。

在俄亥俄州代頓舉行的一次會議上，當天的會談即將結束時，蒂爾實事求是地透露了他公司的成功。 “與我的同事告訴你的矽晶體管前景黯淡相反，”他說，“我的口袋裡恰好有一些。”他的宣布是在其他演講暗示該設備還需要幾年時間推出之後宣布的，這讓聽眾感到震驚，他們紛紛跑到房間後面去拿蒂爾演講的副本，然後到電話亭分享這個消息。

串在一起

吸引註意力的手機就在我們面前。但我們看不見的是在世界各地瞬間傳遞訊息的光纖。

世界上所有光纜中的玻璃都可以將地球與天王星以及其他一些區域連接起來，綿延約 40 億公里。這些電纜跨越國家、大陸和海底傳送訊息。材料科學家、該書的作者艾尼薩·拉米雷斯 (Ainissa Ramirez) 表示，光纖“確實以一種新的方式將世界連接在一起”我們的煉金術。她說，來自大西洋彼岸的訊息過去是透過船隻傳遞的，後來在 1840 年代透過銅纜傳遞電報。第一次透過光纖電纜發送即時電話流量是在 1977 年，加州長灘。拉米雷斯說，人們「與我們透過科技獲得的調度建立了新的關係」。 “當然，互聯網正在改變一切。”

這些線通常由玻璃製成，但有時由塑料製成，它們在穿過其核心的光中攜帶訊息。第二層透過向內反射光線來防止光線逸出。玻璃必須是超純的，不含外來原子，因此是自下而上生長的。氣體分子沉積在一根棒上，然後將其移除，這是 20 世紀 70 年代提出的策略。

在 1975 年科學新聞文章中，記者約翰道格拉斯稱讚這項技術可以比現有堵塞的通訊系統承載更多的消息。 「曾經有線就足夠了……大量的資訊已經開始挑戰現有技術的內在限制。”玻璃中添加了其他元素，有助於放大訊號。該組合物被調整為三通以提供必要的光學特性。光經常通過光纖來自雷射，另一種材料驅動的技術。

還有更多

幫助我們將海量資訊觸手可及的材料清單不勝枚舉。

杜邦公司於 1938 年偶然發明了聚合物聚四氟乙烯，因其用於不粘廚具而聞名，現在也出現在我們手機和電腦的微型麥克風中。貝爾實驗室的一項研究發現，當聚四氟乙烯塗有鋁時，它具有足夠的電荷，可以在不帶電的情況下拾取聲音。

有時，新材料最初是出於對化學的好奇，然後研究人員就會弄清楚這些材料的用途。例如，當今智慧型手機和電視中的液晶顯示器誕生於 20 世紀 60 年代探索電力如何推動液體中的分子的研究。這種變化改變了分子與光的相互作用，這是一項首次應用於計算器顯示器的創新。

為我們的手機提供動力的是鋰離子電池，經過近二十年的不斷迭代，該電池於 1991 年投入商用。研究人員尋找更容易為電池陽極釋放電子的材料和更好地從陰極吸引電子的材料，同時交換材料以保持電池輕質並降低爆炸的可能性。

所有這些發展以及更多發展導致了當今電子設備的豐富。但更多的改進以及我們不斷升級的衝動帶來了一個新問題：“我們如何分解這些東西並安全地回收這些物質？”普洛斯扎斯基問。
— 卡洛琳·威爾克

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塑膠覆蓋了她的身體——瑜珈褲、運動鞋和眼鏡。她的小型貨車的整個內部和部分廚房用具都是塑膠製成的。塑膠包裝保護了她的食物，吃完後，她將垃圾倒進塑膠桶裡。甚至她周圍的牆壁也含有塑料，從油漆到合成絕緣材料。

今天，我們充斥著塑膠。然而在 20 世紀初，只有少數塑膠進入了家庭。

商業塑膠的故事始於 1860 年代，當時 John Wesley Hyatt 尋找撞球中常用的象牙的替代品，最終找到了一種後來稱為賽璐珞的材料。它被應用於梳子、其他新奇物品和膠卷中。但纖維素這種天然物質才是其核心。它不是完全合成的。

第一種全合成塑膠電木 (Bakelite) 於 1907 年問世，是比利時出生的化學家 Leo Baekeland 為電纜絕緣而尋找天然蟲膠的替代品時意外發現的。賽璐珞是像牙和玳瑁的合適替代品，但光滑、閃亮的電木閃爍著現代氣息。它很快就進入了許多產品中，包括收音機外殼、珠寶和電話。弗萊因克爾寫道，一個對自然材料進行創新而不僅僅是模仿的新時代已經誕生。

然而直到 1920 年代，研究人員才開始了解塑膠的化學性質。塑膠是一種聚合物，是由重複單元組成的大分子。當時，纖維素、蟲膠和橡膠等天然聚合物的特性尚不清楚。尋找這些材料的新人造替代品的發明家可能會找到類似的東西，但這是一個反覆試驗的過程。改變德國人的一切的功勞有機化學家赫爾曼·施陶丁格。

施陶丁格透過對天然橡膠的實驗表明，可以透過將許多較小的分子連接成鏈來形成大而重的分子。作為科學新聞1953 年，施陶丁格榮獲諾貝爾化學獎時說道：“分子自身的排列方式決定了彈性橡膠、硬塑料和堅韌纖維之間的差異。”這在今天聽起來可能是顯而易見的，但當施陶丁格提出時，這是一個有爭議的主張。當時的化學家認為我們現在所說的大分子只是小分子的聚集體。

施陶丁格的想法逐漸被接受，並為聚合物的新研究奠定了基礎。在接下來的十年裡，工業化學家致力於找出製造新聚合物（其中包括塑膠）所需的化學反應。一個早期的成功案例是尼龍，1935年發明，作為絲綢的替代品。 1940 年，美國女性開始接觸尼龍絲襪，結果證明它們很受歡迎——一年之內，尼龍絲襪就佔據了襪子市場的 30%。

但第二次世界大戰大幅增加了對塑膠的需求。弗萊因克爾說，軍方轉向新產業來製造玻璃、黃銅或鋼鐵等戰略材料的替代品。第二次世界大戰要求將尼龍轉用於軍事用途，因此婦女們將她們的長襪提供給回收。 「在忠誠和貼心的服務之後退役的大堆長襪正在等待復活——其中有數千磅，」一位報道說1943年科學新聞文章。

儘管在戰爭開始時塑膠工業規模很小，但塑膠工業在製造商品方面做得更好，並提高了產量。 Freinkel 說，注射成型等製程將熔化的塑膠噴射到「有點像培樂多趣味工廠」的模具中，使得塑膠的大規模生產成為可能。一種名為吹塑的技術發明於 20 世紀 30 年代，其原理與玻璃吹製相同，也提供了一種快速成型塑膠瓶的方法。

隨著戰時需求枯竭，塑膠工業開始為人們帶來更多塑膠。 「這確實是塑膠大量進入日常生活的地方，」弗萊因克爾說。

1946 年，塑膠的前景得以展現。 「成千上萬的人排隊參加這個貿易展，走過這個會議廳，目瞪口呆地看著那些幾乎具有神奇品質的東西，」弗賴因克爾說。參觀者看到了耐用的尼龍釣魚線和色彩繽紛的窗紗。這些物品似乎具有變革性——大規模生產的塑膠提供了「一種以廉價的方式過上美好生活的新方式」。

在接下來的幾十年裡，對聚合物特性以及如何製造它們的研究仍在繼續。 1950 年代初，菲利普斯石油公司的研究人員找到如何使用氧化鉻催化劑將石油精煉剩餘的產品轉化為聚丙烯和聚乙烯的方法。透過此製程生產的高密度聚乙烯耐熱且防碎，用於呼拉圈和嬰兒奶瓶等產品。它是最常用的塑膠之一。

與賽璐珞和電木時代相比，我們已經走過了很長一段路。如今存在數以萬計的塑膠化合物。現在，我們每年生產超過 3.8 億噸塑膠——對於地球上的每個人來說，這相當於 100 多磅通常非常輕的材料。
— 卡洛琳·威爾克

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塑膠誕生於化學實驗室，如今已無所不在，它提供了從材料奇蹟到環境公害的歷程的典型例子。但它們並不是唯一的問題。

巴黎法國國家科學研究中心的歷史學家、合著者托馬斯·勒魯(Thomas Le Roux) 表示，20 世紀00 年代初有機化學的進步使令人興奮的新材料成為可能，但也使人們能夠製造出越來越多不可回收的材料。地球的污染。到了 20 世紀 70 年代，新的一次性產品，從鋼筆到剃刀再到包裝，都標誌著一種輕鬆的生活。 「丟掉我們買的東西是現代的做法，」他說。

這種與我們的東西來來去去的關係的後果很快就在環境中顯現出來。我們對化石燃料的需求有增無減，這些燃料不僅用作燃料，也用作製造塑膠的原料，所釋放的排放物導致地球氣候變化。

美國化學會國家歷史化學地標委員會成員、化學家馬克瓊斯 (Mark Jones) 表示，我們許多的現代物質，包括塑膠等，都是為了解決問題而創造的。例如，在1930年代之前，空調和冷凍依賴易燃且有毒的氨。隨著氟利昂和其他氯氟烴（簡稱 CFC）的引入，這種情況發生了變化，這些物質是由 20 世紀 1920 年代的化學家創造的。這些分子似乎對生物幾乎沒有影響。 「人們認為它們非常安全，」瓊斯說，他最近從陶氏化學公司的通訊部門退休。

但氟利昂及其 CFC 同類產品對大氣層產生了不可預見的後果當他們逃離空調和冷凍系統時。 1980 年代，科學家在地球臭氧層中發現了一個空洞，該空洞是在氟氯化碳上升到平流層、分解並與臭氧反應從而破壞臭氧時形成的。在解決一個問題的過程中，人類發現自己面臨另一個問題。

有與催化裂解的表現類似。機械工程師 Eugene Houdry 發明了這項工藝，最終幫助實現了豐富的汽車出行。但是，考慮到汽車污染造成的健康風險，他發明了一種催化轉換器來淨化排放。

科學史提供了大量解決方案產生新問題的例子。多氯聯苯（PCB）已被證明可用作電子產品中的絕緣體，但當它們進入環境時會導致嚴重的健康問題，包括癌症。這些化合物可以讓食物滑動而不從廚房鍋中伸出，屬於一個因其不易降解而贏得“永遠的化學物質”稱號的化合物。鋰礦開採隨著對鋰離子電池的需求不斷增加，它會消耗大量的水，並釋放出有害的化學物質，污染生態系統並毒害飲用水井。其他電池成分（例如鈷）的開採方式不道德，有時也使用童工。

也許人類今天面臨的最大的意外後果是氣候變遷。人類活動——工廠、採礦、種植糧食、旅行、使用空調和暖氣來保持室內氣候舒適——已經釋放了溫室氣體，自工業化前時代以來，這些氣體使世界升溫約1.25攝氏度。世界已經在經歷與氣候變遷有關的極端天氣事件。

顯然，化學家和材料科學家造成了這些問題。但他們也將不可避免地成為尋找解決方案的一部分。新分子和材料的前景和危險具有周期性。 「整個化學史就是，『嘿，看看我能做什麼！該死，我希望我沒有那樣做！但我有另一種方法可以做到這一點。這讓我們不斷前進，」瓊斯說。

化學家現在正在製造塑料有意分解並且可以更容易回收。材料科學家正在開發更好的薄膜材料過濾污染物沒水了。工程師們正在採用新材料來捕獲煙囪中的二氧化碳。新的鐵基催化劑有一天可能會出現將二氧化碳轉化為噴射燃料，有可能減少航空旅行中的溫室氣體排放。研究人員不斷創新，將會越來越多的太陽光譜轉換為能量，從而減少我們對化石燃料的依賴。

化學和材料創新並不能解決我們所有的問題。人們的選擇也很重要。權衡與新材料相關的風險和回報需要認識到潛在的問題、應對這些問題的法規、意志力、協作和集體行動。歷史有很多教訓，但尚不清楚我們是否能從中學到教訓。
— 卡洛琳·威爾克