超材料发展现状及应用前景分析 - 图文

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超材料发展现状及应用前景分析

作者：韩雅娟 褚文博

来源：《新材料产业》2014年第09期

超材料（metamaterials）是一种人工电磁功能材料，由经过设计的金属微结构按既定的排布，镶嵌在树脂或陶瓷材料中构成，可实现对电磁波的调制，改变电磁波的传播方式等。该种材料可突破某些表观自然规律的限制，从而获得超常的材料功能，为新材料设计开发带来新的机会。作为一项诞生于2000年的新兴交叉学科，超材料曾两次入选美国《科学》杂志“世界十大科技突破”，并于2010年被美国《科学》杂志评为过去10年中人类最重大的10项科技突破之一。

一、超材料应用前景广阔

超材料融合了电子信息、数理统计、生物医学、无线通信等新兴尖端领域先进技术，可广泛应用于航空航天、无线互联、生物医疗等众多高新技术领域。因其特殊的电磁性能，超材料在雷达、隐身、电子对抗等诸多技术领域拥有巨大的应用潜力和发展空间。突破吸波理论极限的超高性能吸波超材料以及透明超材料已在隐身飞机上投入应用。超材料电磁薄膜卫星平板接收天线实现了平面化，具有小型化、可拼装的特点，是对传统抛物面天线的一次革命性技术创新。采用超材料技术制造的高频射频器件，其体积和质量是同类产品的1/4，峰值功率可达同类产品的4倍。此外，采用超材料技术，针对密度高、流量大、电磁环境复杂的WiFi无线覆盖解决方案也即将投入应用。

2013年，全球超材料产业市场规模约2.9亿美元。而据美国BCC Research公司预测，2019年超材料市场规模将达到12亿美元，2024年则将达到30亿美元。预计2019-2024年的年均复合增长率将超过20%。其中，电磁超材料将占到全部超材料市场规模的40%～45%，应用前景十分广阔。

二、发达国家将超材料列入重要的战略领域、产业化技术逐步成熟

美国、日本及欧洲等国家将超材料作为具有国家战略意义的新兴产业，积极投入到超材料技术的研发中，力争在超材料领域占据主导地位。超材料研究得到了美国、日本、欧盟、波音公司、雷神公司等国家或机构的长期资助，现已成为国际上最热门的新兴交叉学科。美国军方确立超材料技术率先应用于最先进的军事装备，包括IBM和Intel在内的多家美国著名半导体公司共同出资设立支持超材料研究的基金。欧盟则对超材料的研究予以重金支持，组织数十位著名科学家在超材料领域联合攻关。日本政府拨出巨额资金将超材料作为新学术领域研究的重点，并将超材料技术列为下一代隐形战斗机的核心关键技术。同时，各国正积极促进超材料科技成果转化及产业化。欧美等发达国家迅速出现一些专注于将超材料技术产业化的创业公司，例如，卫星通信创业公司Kymeta专注于超材料卫星平板天线的民用化，目前已获得C轮融资

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