由于人造钻石非常坚硬,近代被广泛应用于石油天然气钻井,地铁施工的全断面挖掘机所用的钻头等等。但是应用越广泛,对人造钻石的体积要求也越来越大!理论上现在可以用“色相沉积法”,将一粒小钻石培养成硬度增加50%的,以公斤甚至以吨来计算的大型人造钻石,前提是要有足够大的厂房,足够多的设备,和足够多的能源!
在碳家族中,还有一个重量级人物,就是碳纳米管。早在1991年,日本NEC公司基础研究实验室的专家饭岛在高功率电子显微镜下观察石墨电弧设备中产生的球状碳分子时,意外的发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子,就是碳纳米管,又叫“巴基管”。碳纳米管是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级,轴向尺寸为微米量级,管子两端基本上都封口)的分子材料。其具有典型的层状中空结构特征。构成碳纳米管的层片之间存在一定的夹角。碳纳米管的管身是准圆管结构,并且大多数有五边形截面所组成。管身由六边形碳环微结构单元组成。端帽部分由含五边形的碳环组成的多边形结构,或者称为多边锥形多壁结构。科学家预测碳纳米管将成为21世纪最有前途的纳米材料。因为其耐高温,熔点在3652摄氏度至3697摄氏度之间。其强度是钢的100倍,重量则是钢的六分之一。巨大的长径比可以用来做成碳纤维,由这种碳纤维做成的,比人类头发丝还细小的绳索可以轻松的让盘旋在空中的直升机将士兵放下地面或者吊到空中。目前各大学的物理系和IBM,美国通用,波音等国际大公司都在制造碳纳米管,虽然规模大小各有不同。当前碳纳米管的国际价格是每克1000美元,而同期国际市场的黄金价格是每克55.37美元,也就是说每克碳纳米管的价格是黄金价格的18倍!当然,这只不过是从石墨中制备出碳纳米管的价格,将碳纳米管应用到各种军事和工业及民用领域的花费还得另外计算!
目前对碳纳米管应用最期待的,当属各国的蓄电池生产商。众所周知,无论是水电站,火电站或者是核电站,电在被生产出来之后就得立即消耗掉!因为人类目前还没有任何一种装置能将大量的电能长期地储存起来以备后用。从铅酸电池到锂氢电池,现代工艺水平使蓄电池的蓄电量不断增加,然而却远远跟不上不断增长的全球市场的强劲需求!碳纳米管是中空的,一个碳纳米管可以容纳3到4个电子,其本身特性又是耐高温高压的,所以是用来做蓄电池的绝好的原料,可惜价格太贵。王天福记得那天在苗副部长办公室碰到的那个北京大学物理电子学研究所的彭练矛教授,他说目前,对碳纳米管应用最期待的是各国的蓄电池研究机构。众所周知,电无论是水力发电或者火力发力乃至核电站,电被生产出来的那一刻起,人类就得消耗掉它。因为人类目前还没有任何一种装置能长期地将大量电能贮藏起来以备后用。从铅酸电池到锂氢电池使蓄电池的蓄电量不断增加,然而至今也就是这个程度了,人类好像陷入了瓶颈,踏步不前了。直到近两年,随着全球市场的强劲需求不断扩大,碳纳米管做成的蓄电池开发也方兴未艾。因为碳纳米管是中空的,可以容纳3~4个是子,其本身特性又是耐高温高压的,所以是用来做电池的绝好原料,奈何价格太贵。王天福记得那天在苗副部长办公室见到的那位北京大学物理电子学研究所的彭教授,说他们研究出的那块碳纳米管做成的蓄电池“就是消耗的电费也足够买一辆全新的奔驰了”,其实彭教授并不是存心吓唬他,还真是这么回事!为什么呢?因为碳纳米管太细小了,如果不借助高功率电子显微镜的话,人类根本看不见它,如果把这样细微的东西成千上万地按人类设计的方式绷带排列起来,工人是别指望了,彭教授他们使用的是大型电磁线圈产生的磁力,和核聚变反应堆使用磁力控制等离子的活动道理是一样的,只不过彭教授他们的工作更加枯燥,每天都重复一样的事情,把碳纳米管一根根连接起来,再将它们一层层叠加起来,再联接,再叠加……理论上来说,使用的单个碳纳米管的数量越多,贮存的电子就越多,由成千上亿的碳纳米管做成的电池贮存的电能也就越多,当然所消耗的能源也越多,价格当然也就更贵了。
据我国高级军工专家估计,美国新一代战斗机F22猛禽上面使用的碳纳米技术相关的产品占到其总造价的37%强,当然美国政府并没有公开宣布猛禽战斗机的实际造价,但因为日本政府曾提出希望购买60架F22,美国政府给日本政府的报价是2.5亿美元一架,也就是说每架F22上面用到的碳纳米相关产品就占到了9250万美元。有消息称美国在造福特级新型航母将使用电磁弹射机取代以前使用了很多年的蒸汽弹射机,而电磁弹射机必须依赖在短时间内存入大功率电力,并可以在短时间内迅速放出电力的大型蓄电池,毫无疑问,只有碳纳米管做成的蓄电池才能完成这种重任!那么保守一点估计,与碳纳米技术相关产品就占到美国新型在建航母的42%还要多。
有了碳纳米蓄电池后,就可以做很多很多的事情了!首先是航天航空。国人梦想有自己的大飞机已经经历了几代人,然而始终是梦想而已,要实现这个梦想阻力太大,太多了。首先面临的问题是当今全球的天空,都被二个巨无霸瓜分了——波音和空客。在空客推出A380之前。可以说波音在全球民用客机市场上独领风骚,一直占据中型远程客机的市场长达40多年之久。空客的A380于2000年推出,这款飞机融合了最新的技术和材料,采用了当代最先进的操作系统和生产工艺,达到了最严格的国际适航审定要求。与波音同类型客机相比A380的载客量多了35%,座英里成本降低了15%至20%,航程增加了10%,油耗降低了12%,每乘客百公里油耗不到3公升,一直到2005年1月底为止,全球共有15家航空公司宣布他们将定购154架A380飞机,波音陷入了前所未有的惨淡境地。为了挽救波音,美国政府和国会一边拨出巨额补贴给波音,一边从政治上强力压迫欧盟。小布什总统在2004年选公开集会上大声呼吁:“为了振兴美国国内产业,提高就业,我们必须保证贸易的自由和公正,我与西雅图波音公司的各位约定,要停止这种有碍公平竞争的对空客的补贴!”而欧盟并不买账,是空客是有接受各国的财政补贴,然而波音也有接受啊!而且比空客多得了!因为空客接受各国的财政补贴明文规定是要在限期内归还的,而波音却不用还,而且还享受美国政提供的免税待遇!
在小布什总统公开演讲后两个月,美欧双方就此问题在位于日内瓦的WTO世界贸易组织总部发出激烈的正面冲突,由此,欧美间开始了大规模贸易战争,并迅速波及到美国出口到欧洲的农产品电子等。美国当然不肯就此示弱,立即宣布提高欧盟各国出口到美国的工业品和农产品的进口关税。这场由波音和空客点燃的贸易大战迅速进入白热化,使全球许多地区和国家成了美国和欧盟各国的替罪羊。为了弥补贸易大战造成的巨额逆差,美、欧都同时提高了各种进品物品的关税,致使以出口美国和欧盟各国为主的中国纺织业和加工业遭受到沉重打击,大批加工企业破产倒闭。真的是“神仙打架凡人遭殃”。由此可见,先不说中国能不能造出大飞机,哪怕就是中国造出了大飞机,除了自己用之外,还能卖给谁呢?虽然美国和欧盟贸易战是打得热火朝天,但可以相信的是,只要中国人敢冒出头来,肯定会调转枪口一致对准中国的。所以有自己的大飞机这个梦想才一直是个梦想。事实上中国做为13亿人的大国迫切需要大飞机,很多很多的大飞机,有国际组织预测随着中国经济的快速增长,在2020年前后中国百人座以上的中远程飞机的需求量在2500架左右。与其花大笔银子去进口欧美的飞机,为欧美的航空工业添砖加瓦,还不如勒紧裤腰带,搞自己的大飞机,想当年搞两弹一星的时候,当时的条件会比现在更好吗?其实早在1970年8月,我国的领导人就鉴于没有自己的大飞机,就好像是“一只鹰没有翅膀,如何展翅高飞?”因此中国开始了一项代号为708工程,制造自己的大飞机。国家一声令下,来自于全国与航空业相关的300多个科研设计生产单位的精英们汇集到一起,开始投入到设计和研制中国大飞机的工作中,这款大飞机经中央同意,被命名为“运十”,“运十”飞机是一个中国航空业里程碑式的标志,标志着我国从几十吨的小型飞机一跃而起,成为可以设计百吨以上的大飞机国家行列中的一员。当然了,飞机从几十吨到上百吨并不是按比例尺放大就可以了,飞机各个部位所承受的压力和应力都需要经过精确的计算,然后在风洞中反复的实验,设计人员在风洞实验的实际数据基础之上再修改,再设计,再实验…,直到找到满意的结果为止。在当时,世界喷气航空技术已经飞速发展了十五年了,运十将飞行速度定在了“高亚音速”这个范围之内。经过对比分析包括美国波音,欧洲的三叉戟和前苏联的图104等当时世界上最先进的大型飞机的各种技术性能和参数,独立自主的进行研制,设计和制造。终于在1980年,“运十”这款我国拥有完全自主知识产权的,完全按欧美适航条例生产的大型喷气式飞机展现在世人面前:飞行最远航程8600公里,最大时速930公里。最大起飞重量110吨。最高飞行升限11000米。“运十”飞机研制成功后,由于种种原因,中国大飞机的研制工作开始放缓。直到2008年11月28日中午24分,我国首架具有完全自主知识产权的喷气式支线客机ART21在上海某基地首次试飞成功!这款新飞机定名为“翔凤”。该机是由中国商用飞机有限公司研制的新型涡扇支线飞机,由当代中国航空业的几大巨头合作完成:CD飞机工业(集团)有限公司制造机头,沈阳飞机工业(集团)有限公司制造机尾,西安飞机工业(集团)有限公司制造机翼和机身,由上海飞机制造负责总装。