20世紀的最后幾十年是硅的時代，迎面而來的，則是碳材料的時代。
20世紀，無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能光伏部件，林林總總的表象背后是硅元素的影響。
21世紀，碳元素所主導的新興材料體系正在顯示出自身更大的發展潛力和更加富有挑戰性的工業影響力。如果以全球氣候變化和碳的關系去思考，低碳所代表的已經不僅僅是一種物理化學過程，其深意影響到人類社會的方面，甚至到了決定人類自身命運的高度。
今年11月，我國首架擁有完全自主知識產權的碳纖維輕型運動飛機“紅嘴鷗”，在珠海航空產業園下線，這款飛機凈重只有280公斤。在千米左右的低空空域，從珠海飛向武漢、三亞、長沙等城市，只需加上80升97號或98號汽油，輕松飛行四五個小時即可到達。在上海舉辦的工業博覽會上，也展出了國產的碳復合材料樣車。
不僅在中國。在航空材料領域，空客320、380，波音787均大量采用碳基復合材料作為航空器內部的結構材料，來實現飛行器自身的減重，相應的就是減少飛行過程中的油耗，實現更加綠色的飛行。
特別值得關注的是以寶馬為代表的世界電動車制造商，對碳纖維復合材料電動車的熱情。寶馬公司已經宣布2012年量產碳復合材料的電動車，并投巨資在美國成立生產碳纖維的制造企業，在德國成立相應的纖維編織和成型公司。可以預見，未來主流的電動車都將大量采用碳復合材料制造。碳纖維其他的應用領域還包括風力發電的葉片等。
如果考慮到傳統硅基材料，如水泥、玻璃以及鋼鐵工業從采礦到成品過程的污染和綜合能耗，碳材料的優勢則更加明顯。
當然，傳統材料利益鏈條的受益者會列舉出各種反駁的理由為自己辯護，以高端飛機的發動機為例，今天以航空煤油驅動的飛機不論是渦噴還是渦扇發動機都將面新型以太陽能和其他清潔能源為代表的電動或磁驅動航空器的挑戰，正如今天的汽車引擎正在被新型電機取代一樣。支撐主流的飛機發動機的關鍵材料必然轉向新一代的結構材料體系。正在到來的新一代光伏材料，也是以碳基有機光電材料如薄膜材料，利用量子效應來提高能量轉換效率的。遺憾的是，由于目前主流的光伏材料因為不考慮環境代價的惡性競爭，價格過低，導致新興光電材料遲遲不能面市，甚至被迫取消生產計劃，只保留研發能力。
喧嘩總歸一時，科學的創新才是長久的。碳纖維已經開始在航空、汽車等領域取代鋼鐵。更有趣的是，航空器與地面汽車采用的碳纖維復合材料，盡管出于成本上的考慮，成分和加工處理工藝會略有差異，但基本的工藝流程是完全一致的，這就意味著，今天生產各種用途碳復合材料的企業，都可以具備生產低空航空器相關部件的能力。隨著中國國內空域管理改革的深入，中國成為世界低空航空器生產和消費大國指日可待。
最后還有必要指出的是，碳納米管的應用也是非常值得關注和投入的。以目前大量使用的觸摸屏為例，現在主流的觸摸屏采用稀土元素作為表面膜材料，而采用碳納米管的制備薄膜，也表現出了良好的應用潛力。至于其他碳結構在量子通信上的潛力，則更加激動人心。
從工業能力的角度看，與碳元素相關的工業集群也正在孕育和成長中。美國加州的硅谷作為人類高科技企業集群的象征，曾經在過去30年中，對全球科技產生了巨大的影響。我們有理由去建設新興的碳谷，作為對21世紀的科技新地標。我個人認為未來20年內全球“碳谷”的工業產值至少可以是現在鋼鐵工業、玻璃工業和造紙工業產值總和，以碳復合材料制造的建筑、家具、 服裝 、交通工具、食物工廠以至于作為新興藥物載體、人造器官的問世，人類經濟新高潮也將隨之而來。
（中國機電一體化技術協會專家委員會主任 丁未）