发展前景
有调研公司预测,超材料全球市场规模在2010-2020年间将以高达41%的年复合增长率发展。可以预计,随着全球“工业4.0”进程持续深化、“智能+”应用领域不断扩大,一个可带动诸如高速列车、新型地面行进装备、航空航天、国防科技、地面智能机器人等领域的千亿规模的超材料产业集群正在崛起。
利用驾驭电磁波的超材料技术来建造未来世界,正在成为全球科技创新的又一焦点。
基本原理
根据广义相对论,时间和空间都是可以“弯曲”的,而空间里的光线同样可以弯曲,前提是设计并制作出足够小的“设备”。近年来,科学家沿着菲斯拉格的理论,依靠一些间隔仅有1毫米的几千分之一的人工结构,将材料的单元结构(人工原子和人工分子)集合,通过不同的结合结构和排列设计制造出各种超材料,实现了让光波、雷达波、无线电波、声波甚至地震波弯曲的梦想。
超材料的应用与原有的材料制备有很大的区别,以往是自然界有什么材料,就能制造出什么物品,而超材料完全是逆向设计,根据针对电磁波的具体应用需求,制造出具有相应功能的材料。
主要特征
metamaterial重要的三个重要特征:
(1)metamaterial通常是具有新奇人工结构的复合材料;
(2)metamaterial具有超常的物理性质(往往是自然界的材料中所不具备的);
(3)metamaterial性质往往不主要决定于构成材料的本征性质,而决定于其中的人工结构。
应用研究
目前,基于这些实验成果展开的产品转化步伐也在加快。像超材料智能蒙皮、超材料雷达天线、吸波材料、电子对抗雷达、超材料通信天线、无人机雷达、声学隐身技术等产品研发和利用,已经成为各国竞争的焦点。
专家观点
“超材料”这一概念已经慢慢渗入多个领域。这一技术最初在电磁学领域引发轰动,接着长驱直入,进入包括热力学在内的多个领域,最近又开始在力学领域掀起狂澜。(德国卡尔斯鲁厄理工学院马丁·魏格纳教授)
超材料对航空航天、国防、民用科学技术的促进表明,新材料将会成为科学研究中一个很重要的切入点和方向,将会对众多领域带来冲击和影响,并产生新的产业,这个意义极为深远。(中国工程院院士段宝岩)
超材料的设计思想和方法很有可能成为发掘材料新功能、引领产业新方向,提高材料综合性能、突破稀缺资源瓶颈的有力手段。应进一步明确在国家层面大力发展超材料技术的必要性,凝练发展重点,选择合理技术路线,制定符合超材料技术发展趋势、与我国国情相适应的超材料技术发展战略。(中国钢研科技集团有限公司副总工程师周少雄)
——以上内容引用自百度百科。