各种各样人造材料和天然材料的应用支撑着工业技术的进步和人类社会的发展，工业技术的进步和人类社会发展的需求也不断促进着各种各样新型材料的诞生。我们用更坚固的钢筋代替木材，是为了拥有更坚固的住房；我们用更轻的碳纤维代替钢和铝合金，是为了让飞机飞得更快。在平常的生活中，你可能很难意识到这是怎样的巨大进步。现代科技的进步已经让我们对包括新材料在内的很多事情都感到稀松平常。

波音787（机翼就有大量的碳纤维）

对新材料应用感到稀松平常的另一个原因，也许是这些材料仍然符合我们千百年来进化形成的直觉。这些新材料只是密度小点，韧性强些，耐腐蚀些嘛，也没有什么了不起。我拉伸它，它仍然会收缩变细；我用光照它，光在里面仍然要正常地折射；它密度低也低不了多少，力学性能可能还会变得很差。

普通建筑材料

但是今天我们要介绍的这个材料，极有可能会颠覆大家的认知。1987年，科学家RODERIC LAKES发表了一项工作。他研发了一类泡沫材料——如果你拉伸这种材料，它不但不会收缩变细，反而会膨胀。自此开始，更多具有奇特性质的材料被发现。这些材料有的在具有相似机械性能的条件下能比正常材料的密度低三个数量级；有的可以让光在其中向相反的方向折射。正如人们把具有超能力的人称为超人一样，人们把这类具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料称为超材料（metamaterials）。科学家们为了探索更多的超材料实现千奇百怪的性能不断努力着。

登上science杂志封面的超材料

关于超材料技术的研发引起了发达国家政府、学术界、产业界的高度重视。美国国防部将其列为“六大颠覆性基础研究领域”之一，2010年《科学》杂志将超材料列入本世纪前十年10项重要科学进展之一。美国国防部专门启动了超材料研究计划；英特尔、AMD和IBM等6家公司成立了联合基金；欧盟和日本也制定研究计划投资研究。目前也取得了不错的成果。

隐形外衣

2002年，麻省理工学院从理论上证明了“超材料”存在的合理性，预言了这种人工材料在高指向天线、微波波束聚焦、电磁波隐身等方面的应用前景；2006杜克大学就制造了能在光波下隐形的“隐身外衣”。

折射率为负的“超材料”

2001年，美国加州大学在实验室制造出世界上第一个负折射率超材料样本，并实验证明了负折射现象与负折射率。

到目前为止，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。

中国自主研发的新一代隐身飞机歼20

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四分之一，峰值功率可达同类产品的四倍。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。

运用超材料的雷达

新的超材料给结构设计和工业发展带来了的新的自由度。而对于运用材料的工业者们来说，新的自由度，就意味着全新的，更加广阔的想象空间。