全球工業將進入碳材料時代

正如考古學家使用新石器時代和舊石器時代的工具來劃分人類史前史的兩個階段一樣，今天我們可以用兩種化學元素的交替來描述正在進行的物質革命。

20世紀的最后幾十年是硅的時代，即將到來的時代是碳材料的時代。

在20世紀，無論是以硅酸鹽為代表的玻璃和水泥等建筑材料，還是硅基集成電路，還是活潑的單晶或多晶硅太陽能光伏組件，硅的影響都是眾多外觀的背后。

進入21世紀，以碳元素為主的新興材料體系正展現出更大的發展潛力和更具挑戰性的產業影響力。如果我們思考全球氣候變化與碳的關系，低碳不僅代表著一個物理和化學過程，而且影響著人類社會的方方面面，甚至決定著人類的命運。

今年11月，中國第一架擁有完全自主知識產權的碳纖維輕型運動飛機“紅嘴鷗”在珠海航空工業園下線。這架飛機的凈重只有280公斤。在1000米左右的低空空域從珠海飛往武漢、三亞、長沙等城市，只需要80升97號或98號汽油，四五個小時就能輕松到達。在上海舉行的工業博覽會上，國產碳復合材料原型車也進行了展出。

不僅在中國。在航空材料領域，空客320、380和波音787都使用了大量的碳基復合材料作為飛機的內部結構材料，以減輕飛機本身的重量，并相應地降低飛行過程中的燃料消耗，實現更環保的飛行。

特別值得關注的是，以寶馬為代表的世界電動汽車制造商對碳纖維復合材料電動汽車的熱情。寶馬宣布將于2012年大規模生產碳復合材料電動汽車，并在美國投資設立了一家碳纖維制造企業，在德國設立了相應的纖維編織成型公司。可以預見，未來主流電動汽車將大量采用碳復合材料。碳纖維的其他應用包括用于風力發電的葉片。

如果考慮到傳統硅基材料的污染和綜合能耗，如水泥、玻璃和鋼鐵行業從采礦到成品，碳材料的優勢更加明顯。

當然，傳統物質利益鏈的受益者會引用各種反駁理由為自己辯護。以高端飛機的發動機為例。今天由航空煤油驅動的飛機，無論是渦輪噴氣發動機還是渦扇發動機，都將面臨以太陽能和其他清潔能源為代表的新型電動或磁驅動飛機的挑戰，就像今天的汽車發動機正在被新型發動機取代一樣。支撐主流飛機發動機的關鍵材料將不可避免地轉向新一代結構材料體系。即將到來的新一代光伏材料也是基于薄膜材料等碳基有機光電材料，利用量子效應提高能量轉換效率。遺憾的是，由于不考慮環境成本的惡性競爭，主流光伏材料的價格過低，導致新興光伏材料的市場延遲，甚至被迫取消生產計劃，只保留研發能力。

噪音總是暫時的，科學創新是持久的。碳纖維已經開始在航空、汽車等領域取代鋼鐵。更有趣的是，盡管出于成本考慮，飛機和地面車輛中使用的碳纖維復合材料的成分和加工技術略有不同，但基本工藝流程是完全一致的，這意味著今天生產各種用途碳復合材料的企業可以有能力生產低空飛機的相關部件。隨著中國國內空域管理改革的深入，中國成為世界上最大的低空飛機生產國和消費國指日可待。

最后，有必要指出的是，碳納米管的應用也非常值得關注和投資。以目前廣泛使用的觸摸屏為例。現在主流的觸摸屏使用稀土元素……

s作為表面膜材料，由碳納米管制成的薄膜也顯示出良好的應用潛力。至于其他碳結構在量子通信中的潛力，更令人興奮。

從產業能力來看，與碳相關的產業集群也在孕育和成長。加利福尼亞州的硅谷作為人類高科技企業集群的象征，在過去30年里對全球科技產生了巨大影響。我們有理由建設一個新的碳谷，作為21世紀科學技術的新里程碑。我個人認為，未來20年全球“碳谷”的工業產值至少可以是鋼鐵業、玻璃業和造紙業產值的總和。由碳復合材料制成的建筑、家具、服裝、車輛和食品工廠將成為新興的藥物載體和人工器官，人類經濟的新熱潮也將隨之而來。

（編輯：李燕郊）正如考古學家用新石器時代和舊石器時代的工具來劃分人類史前史的兩個階段一樣，今天我們可以用兩種化學元素的交替來描述正在進行的物質革命。

20世紀的最后幾十年是硅的時代，即將到來的時代是碳材料的時代。

在20世紀，無論是以硅酸鹽為代表的玻璃和水泥等建筑材料，還是硅基集成電路，還是活潑的單晶或多晶硅太陽能光伏組件，硅的影響都是眾多外觀的背后。

進入21世紀，以碳元素為主的新興材料體系正展現出更大的發展潛力和更具挑戰性的產業影響力。如果我們思考全球氣候變化與碳的關系，低碳不僅代表著一個物理和化學過程，而且影響著人類社會的方方面面，甚至決定著人類的命運。

今年11月，中國第一架擁有完全自主知識產權的碳纖維輕型運動飛機“紅嘴鷗”在珠海航空工業園下線。這架飛機的凈重只有280公斤。在1000米左右的低空空域從珠海飛往武漢、三亞、長沙等城市，只需要80升97號或98號汽油，四五個小時就能輕松到達。在上海舉行的工業博覽會上，國產碳復合材料原型車也進行了展出。

不僅在中國。在航空材料領域，空客320、380和波音787都使用了大量的碳基復合材料作為飛機的內部結構材料，以減輕飛機本身的重量，并相應地降低飛行過程中的燃料消耗，實現更環保的飛行。

特別值得關注的是，以寶馬為代表的世界電動汽車制造商對碳纖維復合材料電動汽車的熱情。寶馬宣布將于2012年大規模生產碳復合材料電動汽車，并在美國投資設立了一家碳纖維制造企業，在德國設立了相應的纖維編織成型公司。可以預見，未來主流電動汽車將大量采用碳復合材料。碳纖維的其他應用包括用于風力發電的葉片。

如果考慮到傳統硅基材料的污染和綜合能耗，如水泥、玻璃和鋼鐵行業從采礦到成品，碳材料的優勢更加明顯。

當然，傳統物質利益鏈的受益者會引用各種反駁理由為自己辯護。以高端飛機的發動機為例。今天由航空煤油驅動的飛機，無論是渦輪噴氣發動機還是渦扇發動機，都將面臨以太陽能和其他清潔能源為代表的新型電動或磁驅動飛機的挑戰，就像今天的汽車發動機正在被新型發動機取代一樣。支撐主流飛機發動機的關鍵材料將不可避免地轉向新一代結構材料體系。即將到來的新一代光伏材料也是基于薄膜材料等碳基有機光電材料，利用量子效應提高能量轉換效率。不幸的是，由于不考慮環境成本的惡性競爭，主流光伏材料的價格過低，導致新興光伏材料的市場延遲，甚至被迫取消生產計劃，只保留……

e研發能力。

噪音總是暫時的，科學創新是持久的。碳纖維已經開始在航空、汽車等領域取代鋼鐵。更有趣的是，盡管出于成本考慮，飛機和地面車輛中使用的碳纖維復合材料的成分和加工技術略有不同，但基本工藝流程是完全一致的，這意味著今天生產各種用途碳復合材料的企業可以有能力生產低空飛機的相關部件。隨著中國國內空域管理改革的深入，中國成為世界上最大的低空飛機生產國和消費國指日可待。

最后，有必要指出的是，碳納米管的應用也非常值得關注和投資。以目前廣泛使用的觸摸屏為例。現在主流的觸摸屏采用稀土元素作為表面膜材料，碳納米管制成的薄膜也顯示出良好的應用潛力。至于其他碳結構在量子通信中的潛力，更令人興奮。

從產業能力來看，與碳相關的產業集群也在孕育和成長。加利福尼亞州的硅谷作為人類高科技企業集群的象征，在過去30年里對全球科技產生了巨大影響。我們有理由建設一個新的碳谷，作為21世紀科學技術的新里程碑。我個人認為，未來20年全球“碳谷”的工業產值至少可以是鋼鐵業、玻璃業和造紙業產值的總和。由碳復合材料制成的建筑、家具、服裝、車輛和食品工廠將成為新興的藥物載體和人工器官，人類經濟的新熱潮也將隨之而來。

（編輯：李燕郊）

標簽：世紀寶馬漢

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