作者:潘希 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2015/7/27 0:13:12
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“超材料”:能否让科幻变成现实

 

■本报记者 潘希

想起十几年前的遭遇,仍让清华大学教授周济感觉有点可笑,“当时我听到超材料的概念,后来报项目的时候用上这个词,第一次没上去,一个评委对我说‘你的提法就不能让你上,别人是做材料的,就你叫超材料’。第二次我改成另一个词,后来通过了。”

事实上,“超材料”指的是一些具有人工设计结构并呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的复合材料。

科幻小说《哈利·波特》中那件隐身斗篷,或者现实中的“隐形”飞机、能感应地形的智能鞋子、能复原的弹性陶瓷等等,超材料的应用听起来十分“科幻”。

然而,全球材料学家和物理科学家正在将上述“科幻”的东西变为现实。超材料也已经从十几年前的一个陌生词汇,转变成如今的研究热点。

“作为一门新兴学科,超材料值得大家探讨”,在近日举行的中国科协第99期新观点新学说学术沙龙上,专家们为超材料的研究和应用出谋划策。

超材料的新奇之处在于,通过复杂的人工手段对物质原子、分子施加影响,改变材料的力学性质,让光波、雷达波、无线电波、声波甚至地震波弯曲。可应用于通信、医疗、航空航天、军工等众多行业。

不过,在从事多年电磁屏蔽和隐身材料研究的中国兵器工业集团第五三研究所总师于名讯看来,很多超材料的机理没有摸清楚,同时,目前的科学研究侧重于概念,而非实际性能。所以,“这是超材料做了10年没有颠覆性进展的原因”。

超材料被科学家誉为“由材料组成的‘材料’”。国防科大副研究员周永江认为:“超材料的性能要有突破,单材料的性能研究非常重要。而现在,各种材料本身的参数就不全。”

目前,美国正在开展“材料基因组计划”,希望完善材料所需要的参数,这是一项非常庞大的工程。“现在除了最普通的材料,还有很多新材料,比如,高介电材料、非线性材料,吸波材料等,这些新材料对超材料的支撑依存是非常重要的。”周永江说。

发达国家的政府、学术界、产业界对超材料技术的研发给予高度重视,制定了相关计划,投入了大量人力和物力。

例如,美国国防部将超材料列为“六大颠覆性基础研究领域”之一,专门启动了研究计划;欧盟组织了50多位顶尖科学家聚焦这一领域的研究,并给予高额经费支持;日本出台了一项研究计划,支持至少两个关于超材料技术的研究项目,每个项目经费约为30亿日元。

在科学家的眼中,由超材料带来的一场变革已经到来。

“未来20~50年,超材料可能会对我们的科研和生活产生颠覆性影响。”浙江大学教授彭华新直言,“可以畅想,也许几十年后,隐身斗篷在飞机上一蒙,我们就看不到它了。”

不过,专家们也表示,从最初的原理到一项技术,到实验室的样品,再到产品上市形成产业,将是一个非常漫长的过程。

 
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2015/7/27 17:07:50 dsm9393
这一报道虽然有两方面意见,但对所谓超材料的优点和问题阐述很不透彻。研究者估价过高,对关键问题不触及,例如参数选择和计量;各单元间互耦的理论分析无进展;理论分析很不完善。说超材料会导致技术革命,根据不充分。这项研究有国内外炒作之赚
2015/7/27 14:17:43 AMC
概念界限有点模糊。超材料和复合材料、功能材料的区别仅仅是集成到一块吗?如果仅仅是单体材料的性能体现,就是概念炒作了。难道是把所有具备优异材料都称作超材料吗?3D打印或构筑材料也算是超材料?请明白人细说下。
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