正如考古學(xué)家用新、舊石器來(lái)劃分人類史前史的兩個(gè)階段,，今天我們可以用兩種化學(xué)元素的交替來(lái)形容正在發(fā)生的材料革命。
20世紀(jì)的最后幾十年是硅的時(shí)代,，迎面而來(lái)的，則是碳材料的時(shí)代,。
20世紀(jì),，無(wú)論是以硅酸鹽為代表的玻璃和水泥等建筑材料，硅基的集成電路還是熱鬧的單晶或多晶硅的太陽(yáng)能光伏部件,，林林總總的表象背后是硅元素的影響,。
21世紀(jì)，碳元素所主導(dǎo)的新興材料體系正在顯示出自身更大的發(fā)展?jié)摿透痈挥刑魬?zhàn)性的工業(yè)影響力,。如果以全球氣候變化和碳的關(guān)系去思考,，低碳所代表的已經(jīng)不僅僅是一種物理化學(xué)過(guò)程，其深意影響到人類社會(huì)的方面,，甚至到了決定人類自身命運(yùn)的高度。
今年11月,，我國(guó)首架擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的碳纖維輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)“紅嘴鷗”,，在珠海航空產(chǎn)業(yè)園下線，這款飛機(jī)凈重只有280公斤,。在千米左右的低空空域,，從珠海飛向武漢、三亞,、長(zhǎng)沙等城市,，只需加上80升97號(hào)或98號(hào)汽油，輕松飛行四五個(gè)小時(shí)即可到達(dá),。在上海舉辦的工業(yè)博覽會(huì)上,，也展出了國(guó)產(chǎn)的碳復(fù)合材料樣車,。
不僅在中國(guó)。在航空材料領(lǐng)域,，空客320,、380，波音787均大量采用碳基復(fù)合材料作為航空器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)材料,，來(lái)實(shí)現(xiàn)飛行器自身的減重,，相應(yīng)的就是減少飛行過(guò)程中的油耗，實(shí)現(xiàn)更加綠色的飛行,。
特別值得關(guān)注的是以寶馬為代表的世界電動(dòng)車制造商,，對(duì)碳纖維復(fù)合材料電動(dòng)車的熱情。寶馬公司已經(jīng)宣布2012年量產(chǎn)碳復(fù)合材料的電動(dòng)車,，并投巨資在美國(guó)成立生產(chǎn)碳纖維的制造企業(yè),，在德國(guó)成立相應(yīng)的纖維編織和成型公司�,？梢灶A(yù)見(jiàn),，未來(lái)主流的電動(dòng)車都將大量采用碳復(fù)合材料制造。碳纖維其他的應(yīng)用領(lǐng)域還包括風(fēng)力發(fā)電的葉片等,。
如果考慮到傳統(tǒng)硅基材料,，如水泥、玻璃以及鋼鐵工業(yè)從采礦到成品過(guò)程的污染和綜合能耗,，碳材料的優(yōu)勢(shì)則更加明顯,。
當(dāng)然，傳統(tǒng)材料利益鏈條的受益者會(huì)列舉出各種反駁的理由為自己辯護(hù),，以高端飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)為例,，今天以航空煤油驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)不論是渦噴還是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)都將面新型以太陽(yáng)能和其他清潔能源為代表的電動(dòng)或磁驅(qū)動(dòng)航空器的挑戰(zhàn),，正如今天的汽車引擎正在被新型電機(jī)取代一樣,。支撐主流的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵材料必然轉(zhuǎn)向新一代的結(jié)構(gòu)材料體系,。正在到來(lái)的新一代光伏材料,，也是以碳基有機(jī)光電材料如薄膜材料,，利用量子效應(yīng)來(lái)提高能量轉(zhuǎn)換效率的,。遺憾的是,，由于目前主流的光伏材料因?yàn)椴豢紤]環(huán)境代價(jià)的惡性競(jìng)爭(zhēng),，價(jià)格過(guò)低,，導(dǎo)致新興光電材料遲遲不能面市,，甚至被迫取消生產(chǎn)計(jì)劃，只保留研發(fā)能力,。
喧嘩總歸一時(shí),，科學(xué)的創(chuàng)新才是長(zhǎng)久的。碳纖維已經(jīng)開(kāi)始在航空,、汽車等領(lǐng)域取代鋼鐵,。更有趣的是,，航空器與地面汽車采用的碳纖維復(fù)合材料，盡管出于成本上的考慮,，成分和加工處理工藝會(huì)略有差異,，但基本的工藝流程是完全一致的，這就意味著,，今天生產(chǎn)各種用途碳復(fù)合材料的企業(yè),，都可以具備生產(chǎn)低空航空器相關(guān)部件的能力。隨著中國(guó)國(guó)內(nèi)空域管理改革的深入,，中國(guó)成為世界低空航空器生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)指日可待,。
最后還有必要指出的是，碳納米管的應(yīng)用也是非常值得關(guān)注和投入的,。以目前大量使用的觸摸屏為例,，現(xiàn)在主流的觸摸屏采用稀土元素作為表面膜材料，而采用碳納米管的制備薄膜,，也表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用潛力,。至于其他碳結(jié)構(gòu)在量子通信上的潛力，則更加激動(dòng)人心,。
從工業(yè)能力的角度看,，與碳元素相關(guān)的工業(yè)集群也正在孕育和成長(zhǎng)中。美國(guó)加州的硅谷作為人類高科技企業(yè)集群的象征,，曾經(jīng)在過(guò)去30年中,，對(duì)全球科技產(chǎn)生了巨大的影響。我們有理由去建設(shè)新興的碳谷,，作為對(duì)21世紀(jì)的科技新地標(biāo),。我個(gè)人認(rèn)為未來(lái)20年內(nèi)全球“碳谷”的工業(yè)產(chǎn)值至少可以是現(xiàn)在鋼鐵工業(yè)、玻璃工業(yè)和造紙工業(yè)產(chǎn)值總和,，以碳復(fù)合材料制造的建筑,、家具、 服裝 ,、交通工具,、食物工廠以至于作為新興藥物載體、人造器官的問(wèn)世,，人類經(jīng)濟(jì)新高潮也將隨之而來(lái)。
20世紀(jì)的最后幾十年是硅的時(shí)代,，迎面而來(lái)的，則是碳材料的時(shí)代,。
20世紀(jì),，無(wú)論是以硅酸鹽為代表的玻璃和水泥等建筑材料，硅基的集成電路還是熱鬧的單晶或多晶硅的太陽(yáng)能光伏部件,，林林總總的表象背后是硅元素的影響,。
21世紀(jì)，碳元素所主導(dǎo)的新興材料體系正在顯示出自身更大的發(fā)展?jié)摿透痈挥刑魬?zhàn)性的工業(yè)影響力,。如果以全球氣候變化和碳的關(guān)系去思考,，低碳所代表的已經(jīng)不僅僅是一種物理化學(xué)過(guò)程，其深意影響到人類社會(huì)的方面,，甚至到了決定人類自身命運(yùn)的高度。
今年11月,，我國(guó)首架擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的碳纖維輕型運(yùn)動(dòng)飛機(jī)“紅嘴鷗”,，在珠海航空產(chǎn)業(yè)園下線，這款飛機(jī)凈重只有280公斤,。在千米左右的低空空域,，從珠海飛向武漢、三亞,、長(zhǎng)沙等城市,，只需加上80升97號(hào)或98號(hào)汽油，輕松飛行四五個(gè)小時(shí)即可到達(dá),。在上海舉辦的工業(yè)博覽會(huì)上,，也展出了國(guó)產(chǎn)的碳復(fù)合材料樣車,。
不僅在中國(guó)。在航空材料領(lǐng)域,，空客320,、380，波音787均大量采用碳基復(fù)合材料作為航空器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)材料,，來(lái)實(shí)現(xiàn)飛行器自身的減重,，相應(yīng)的就是減少飛行過(guò)程中的油耗，實(shí)現(xiàn)更加綠色的飛行,。
特別值得關(guān)注的是以寶馬為代表的世界電動(dòng)車制造商,，對(duì)碳纖維復(fù)合材料電動(dòng)車的熱情。寶馬公司已經(jīng)宣布2012年量產(chǎn)碳復(fù)合材料的電動(dòng)車,，并投巨資在美國(guó)成立生產(chǎn)碳纖維的制造企業(yè),，在德國(guó)成立相應(yīng)的纖維編織和成型公司�,？梢灶A(yù)見(jiàn),，未來(lái)主流的電動(dòng)車都將大量采用碳復(fù)合材料制造。碳纖維其他的應(yīng)用領(lǐng)域還包括風(fēng)力發(fā)電的葉片等,。
如果考慮到傳統(tǒng)硅基材料,，如水泥、玻璃以及鋼鐵工業(yè)從采礦到成品過(guò)程的污染和綜合能耗,，碳材料的優(yōu)勢(shì)則更加明顯,。
當(dāng)然，傳統(tǒng)材料利益鏈條的受益者會(huì)列舉出各種反駁的理由為自己辯護(hù),，以高端飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)為例,，今天以航空煤油驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)不論是渦噴還是渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)都將面新型以太陽(yáng)能和其他清潔能源為代表的電動(dòng)或磁驅(qū)動(dòng)航空器的挑戰(zhàn),，正如今天的汽車引擎正在被新型電機(jī)取代一樣,。支撐主流的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵材料必然轉(zhuǎn)向新一代的結(jié)構(gòu)材料體系,。正在到來(lái)的新一代光伏材料,，也是以碳基有機(jī)光電材料如薄膜材料,，利用量子效應(yīng)來(lái)提高能量轉(zhuǎn)換效率的,。遺憾的是,，由于目前主流的光伏材料因?yàn)椴豢紤]環(huán)境代價(jià)的惡性競(jìng)爭(zhēng),，價(jià)格過(guò)低,，導(dǎo)致新興光電材料遲遲不能面市,，甚至被迫取消生產(chǎn)計(jì)劃，只保留研發(fā)能力,。
喧嘩總歸一時(shí),，科學(xué)的創(chuàng)新才是長(zhǎng)久的。碳纖維已經(jīng)開(kāi)始在航空,、汽車等領(lǐng)域取代鋼鐵,。更有趣的是,，航空器與地面汽車采用的碳纖維復(fù)合材料，盡管出于成本上的考慮,，成分和加工處理工藝會(huì)略有差異,，但基本的工藝流程是完全一致的，這就意味著,，今天生產(chǎn)各種用途碳復(fù)合材料的企業(yè),，都可以具備生產(chǎn)低空航空器相關(guān)部件的能力。隨著中國(guó)國(guó)內(nèi)空域管理改革的深入,，中國(guó)成為世界低空航空器生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)指日可待,。
最后還有必要指出的是，碳納米管的應(yīng)用也是非常值得關(guān)注和投入的,。以目前大量使用的觸摸屏為例,，現(xiàn)在主流的觸摸屏采用稀土元素作為表面膜材料，而采用碳納米管的制備薄膜,，也表現(xiàn)出了良好的應(yīng)用潛力,。至于其他碳結(jié)構(gòu)在量子通信上的潛力，則更加激動(dòng)人心,。
從工業(yè)能力的角度看,，與碳元素相關(guān)的工業(yè)集群也正在孕育和成長(zhǎng)中。美國(guó)加州的硅谷作為人類高科技企業(yè)集群的象征,，曾經(jīng)在過(guò)去30年中,，對(duì)全球科技產(chǎn)生了巨大的影響。我們有理由去建設(shè)新興的碳谷,，作為對(duì)21世紀(jì)的科技新地標(biāo),。我個(gè)人認(rèn)為未來(lái)20年內(nèi)全球“碳谷”的工業(yè)產(chǎn)值至少可以是現(xiàn)在鋼鐵工業(yè)、玻璃工業(yè)和造紙工業(yè)產(chǎn)值總和,，以碳復(fù)合材料制造的建筑,、家具、 服裝 ,、交通工具,、食物工廠以至于作為新興藥物載體、人造器官的問(wèn)世,，人類經(jīng)濟(jì)新高潮也將隨之而來(lái)。
