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　　數年前，風靡全球的小說《哈利波特》把人們帶進了一個奇幻世界，其中無數魔法道具令人至今記憶猶新。比如哈利波特為了逃出魔法學校偷偷披上的那件隱身斗篷。

　　其實從數百年前的文字記錄可以發現，人類對于隱身術的研究一直饒有興致。只不過直到近年，科學家們才對外宣布，隱身衣正在從幻想走向現實。使用可彎曲光線和改變波長光度的超材料，就可以制造出紅外線或者雷達“看不到”的隱身效果，也許不久的將來還能造出能騙過肉眼的真正的隱身衣。

　　除了可以隱身，超材料——這種有著精密形狀、幾何結構及排列，能夠以非傳統的方式影響光與聲的材料——在其他應用領域也將大有作為。據外媒最新報道，科學家正在探索使用超材料“護墻”，試圖在地震或海嘯中衰減地震波的影響。在更為民生的領域，超材料正在被廠商研究制造能感應地形的鞋底或具有整容效果的護膚品等。

　　包括Research and Markets在內的多家咨詢機構分析認為，超材料市場在未來6-10年將迎來高速增長，年復合增長率超過20%以上。從公開信息來看，近年來國內亦有數家公司斥巨資進入了超材料領域。有理由期待，超材料在不久的將來，將走出實驗室，給我們的生活帶來更多精彩的體驗。

　　彎曲光、改變波 令不可能成為可能

　　正像許多人認為的那樣，隱身衣只存在于幻想，根本不能實現。科學界最初的看法也是如此，認為它違反了光學定律。可是偏有人挑戰傳統觀念。2000年，美國加州大學圣地亞哥分校的物理學家戴維·史密斯和同事利用微波技術把一個直徑5厘米的銅制小圓筒成功地隱藏起來，隱形范圍相當于一粒豌豆。來自杜克大學和倫敦帝國理工學院的研究者在2006年進一步找到了能使普通物體隱形的方案。

　　上述科學家們所使用的材料被定義為超材料，顧名思義其具有超常的物理性質，這在天然材料中通常是不具備的，區別超材料和普通材料的關鍵點并非在于構成材料，而是微妙復雜的人工結構。在最近10多年間，科學家們已經能夠通過人工方式制造出使光波、雷達波、無線電波、聲波，甚至地震波彎曲的材料。

　　實現對光波的彎曲，隱形便成為可能。廣義相對論表明，時間和空間都是可以“彎曲”的，而空間里的光線也同樣可以彎曲，前提是設計并制作出足夠小的設備。有資料表明，德國的科學家已經使用一種叫作“徑直激光平版刻錄”技術制成了由微型塑料棒構成的隱形材料片，這些微型塑料棒之間的間隔僅有1毫米的千分之一，能夠改變物體的折射率，并改變光的變化。將上述隱形材料片覆蓋在物體上，在紅外照相儀觀測下，隱形材料改變了覆蓋物周圍的光線速度，從而使得覆蓋物和被覆蓋物一同消失。

　　這種隱形并非讓物體變得不可見，而是想要在物理上被隱藏，包括美國國防高級研究計劃署在內的軍方機構，尋求的正是這種隱藏，以便讓飛機在軍事雷達探測范圍內隱身。

　　或許，科學家們最終的目的仍然是讓物體做到在肉眼下的隱身。但由于可見光波長非常短，目前的研究距離目標為時尚早。

　　相比隱形，處于地質災害帶的人們必定對于改變地震波更感興趣。地震是地球內部能量大規模釋放的過程，通過地震波來體現，由縱波和和橫波混合形成混合波，令地表建筑物上下左右搖晃，最終形成強烈破壞。因此，解決方案就是通過抵消或減弱地震波來將降低災害。

　　法國科學家發現了通過地面精確打孔來轉移地震波，讓地震和海嘯偏移建筑物或城鎮。這正是受到了超材料幾何結構的啟發。我們知道超材料彎曲光的秘密在于它的精密結構，法國科學家們正是通過鉆孔來模擬超材料的神奇結構，即將某個區域視為一片放大的超材料。當地震波遇到超材料結構后，就會發生折射、偏轉，繞過建筑物，從而達到減災的目的。類似的方法此前已經被成功應用到阻擋聲波，進行隔音。土地情況相對復雜，因此需要經過更為縝密的計算和更復雜的模擬實驗去優化。

　　更多資料顯示，在汽車安全以及自動駕駛汽車、機場安全掃描方面，超材料未來也將大有可為。而廉價的衛星通訊設備、更纖薄的智能手機以及超快的光學數據處理設備則有望成為超材料發揮最大影響力的地方。

　　除了彎曲光和改變波之外，來自卡爾斯魯厄理工學院的超材料專家Martin Wegener教授認為，超材料已經被用于指代幾乎所有古怪和神奇的設計，只要具有超常性質，非自然所有的材料都能歸于超材料。

　　彈性材料的出現同樣令人感到驚喜。在美國一個學術會議上，一位來自荷蘭萊頓大學的博士畢業生就展示了一種“可程控材料”。一個看起來普通的橡膠板被打了一排孔，而這些孔有兩種大小，通過小型開關的控制和特殊的設計以便它們可以縱向或者橫向的壓縮。最終可以使橡膠板像一塊超大海綿一樣變硬或者變軟，甚至在擠壓下可以在這兩個階段進行快速轉變。相關公司對于研發可感應地面并作出調整的鞋底頗感興趣。哈佛大學的Katia Bertoldi教授同樣在研究一種類似的彈性材料，其具有負的“泊松比”，據此可設計出具有復雜狹縫結構的發動機零件，這使得引擎在壞掉之前能夠經得起更多周期的壓縮。加州理工學院的一個團隊則在研發一種反彈陶瓷管，相比傳統脆而硬的陶瓷，這種反彈陶瓷管在被壓縮50%后還能復原。

　　走出實驗室 10年內市場復合增長率超20%

　　作為一門非常年輕的學科，全球關于超材料的研究僅有十幾年的時間，但市場已經看到了它走出實驗室，走向應用的巨大潛力。

　　透明市場調查公司（Transparency Market Research）發布了一項標題為“超材料技術——2014-2020全球工業分析，規模，股份，增長，趨勢與預測”的報告，內容稱全球移動無線通信服務與太陽能光伏產業的上升預示著未來6年對超材料的需求將會增加。此外，風險投資公司也向具有潛力的超材料制造商提供資金，尤其是北美地區。此舉估計將會刺激市場對超材料技術的需求。

　　產品方面，超材料技術可以劃分為無線電與微波超材料，光子超材料，大赫茲超材料聲學超材料等（包括紅外超材料與紫外超材料）。從收益方面看，2013年，無線電與微波頻率電磁超材料領域占全球超材料技術市場份額的50%。

　　應用領域包括通訊與雷達、成像（醫學與工業）、太陽能及音響設備等。在收益方面，通訊與雷達將會是未來幾年超材料市場上增長最大與最快的部分。通訊與雷達應用構成了2013年超材料技術市場份額的60%以上。成像（醫學與工業）技術則是第二大市場，其余的部分包括了微波隱身設備與地震防護。

　　北美將會是預測期內市場增長率最快、收益最高的地區。由于大量風險投資公司為超材料公司投資，以及政府撥款研究國防應用項目，北美地區的超材料市場預計將迅速擴張。收益方面，該地區2013年占超材料市場份額的55%以上。由于大學之間的合作與民用材料公司的產品開發，亞太地區和歐洲地區的增長速度也將會很高。

　　超材料技術市場預計在2020年達到12.684億美元，2014年至2020年市場擴張的年復合增長率為21.6%。節選自上海證券報。