超材料正讓科幻中的“隱身術”成為現實。近日,中國科學院院士褚君浩現場展示利用特殊材料實現“隱身術”的一則視頻火了。“未來,隨著‘隱身’技術和‘超材料’的逐漸成熟,科幻作品里的‘隱身’暢想將逐漸走向現實。”視頻中,褚君浩表示,“相信未來還會有更多‘隱身’裝備改變我們的生活。”
褚君浩所提到的超材料,目前已應用到電磁、聲學、力學、熱學和量子等領域,并多次入選《科學》雜志評選的年度十大科技進展,被評為21世紀前十年影響人類的十大科技突破之一。 超材料發展呈現三個新變化 超材料的概念起源于20世紀60年代,但直到21世紀初才被人們真正關注。它是一門涉及物理學、光學、電子學等眾多領域的交叉學科。 所謂超材料,指的是一種通過人工微結構在亞波長尺度內精確調控物理場的復合材料或結構陣列。通過對微觀結構的精確設計和控制,超材料可使產品形成全新的結構。 隨著超材料技術的飛速發展,研究人員已將這些功能結構應用到各種先進裝備上面,由此衍生出的相關技術也已在多個領域產生了顛覆性效應。“在過去的20年時間里,前10年是在做基礎研究,后10年是整個行業集中火力推動超材料從實驗室進入到工程化階段。”光啟技術股份有限公司(以下簡稱光啟技術)董事長劉若鵬認為,經過最近10多年的發展,超材料已經成為新型裝備研發和制造領域不可或缺的主流技術。 如在航空航天裝備領域,超材料可用來制造輕質、高強度的航天器材料,提高太空探測器和衛星的性能。在醫療領域,超聲成像技術可以利用超材料的聲學特性,實現更高分辨率的醫學影像。 “從當前裝備領域的發展來看,超材料出現了三個新變化。一是超材料應用面和功能性不斷增強,從最初的邊緣技術或者新興技術變成了當前的主流技術;二是超材料技術實現了從第三代到第四代技術的更新迭代,并開始進入到大規模應用環節;三是超材料的應用量呈現數量級的變化。”劉若鵬說。 加快前沿材料產業化創新發展 不久前,工信部、國務院國資委聯合發布了《關于印發前沿材料產業化重點發展指導目錄(第一批)的通知》(以下簡稱《指導目錄》),涉及超材料、超導材料等15種材料,產業應用重點涉及航空航天、電子信息產業、新能源產業以及高端工業制造等,目的在于加快前沿材料產業化創新發展,引導形成發展合力。 《指導目錄》提出聚焦已有相應研究成果,具備工程化產業化基礎、有望率先批量產業化的前沿材料,引導各類市場主體結合實際積極開展技術創新、應用探索和產業布局。 以光啟技術為例,其不僅率先實現了超材料規模化應用,還在批產制造、工藝制程上實現很多突破和創新。 “這幾年我們最主要的工作是努力實現第四代超材料技術的規模化量產。”劉若鵬介紹,第四代超材料技術顛覆了以往的技術認知,需要從理論體系、物理模型、原材料等方面進行全新研究。目前第四代超材料技術已取得重大突破,進入到應用階段。預計今年底或者明年初交付的一些產品,將會應用到第四代超材料技術。 “越發繁榮時期更需要冷靜” 新材料產業是戰略性、基礎性產業,是未來高新技術產業發展的基石和先導。前沿材料代表新材料產業發展的方向與趨勢,具有先導性、引領性和顛覆性,是構建新的增長引擎的重要切入點。 近年來,我國新材料產業發展迅速,產業規模不斷壯大。然而,由于前沿材料產業的技術門檻高、研發周期長,其在應用方面還有待進一步挖掘。 “超材料領域擁有大量的原創性技術,以及還未被‘原創’出來的技術和大量的新標準。客觀來看,包括超材料行業的未來、延展性或者發展空間非常大,將會影響到更多的行業。但如果要繼續深入研究超材料,還需要對之有比較清晰的邊界和定義。在一個學科發展越發繁榮的時期,更需要冷靜和謹慎。”劉若鵬強調,任何一個新技術,從實驗室走向產業化都有共同規律,大家要尊重其共性和規律。 在劉若鵬看來,當一個新興科技產業展現出極好的發展前景時,應該扶持,讓其越做越大,迸發出產業新勢能。“要將新產業發展過程中正確的做法好好總結,把‘做正確的事’發揚光大,因為未來科技的進步是需要靠做正確的事,而不是靠杜絕錯誤。”他說。 |