光启技术，超材料，进化路径

来源：市场资讯

（来源：大树的格局）

今天聊聊超材料的进化路径。

超材料就像生命从单细胞到多细胞，再到拥有复杂神经系统的智慧生物一样，这个“可编辑性”或者说“可编程性”，确实是超材料从一种奇特的“人造石头”，蜕变成真正“智能物质”的关键一跃。

咱们先说最基础的那一层，功能固定的超材料。这好比是我们用最精湛的雕刻手艺，在一块玉石上刻出了一尊完美的佛像。佛像的形态、神态，在最后一刀落下的那一刻，就永恒固定了。它很美，也很独特，但你没办法让它下一秒变成一只翱翔的雄鹰。

早期的负折射率材料就是这样，它能让特定波长的电磁波拐弯，实现隐身，但它的能力是“与生俱来”且一成不变的。就像你提到的，在芳纶纸上雕刻出特定的Z字形阵列，它就具备了隐身“超能力”，但这种能力是写死的，出厂就设定好了。这是超材料的根基，证明了“结构决定功能”这条路走得通，但这时候的材料，还显得有点“笨”。

接下来，就到了动态可编辑或可编程超材料。这就好比我们不再满足于雕刻静态的玉佛，而是去制造一个极其精密的“机械八音盒”。八音盒内部的结构是预设好的，但我们可以通过拨动不同的音栓、切换不同的滚筒，让它演奏出完全不同的乐曲。

在超材料世界里，这个“音栓”可能就是电压、光照或者温度。比如，杜克大学的团队做过一种不含金属的超材料，用特定频率的光去照射那些微小的硅柱体，就能改变它们与电磁波相互作用的方式，让材料整体性能发生动态变化。

再比如东南大学崔铁军院士团队做的信息超材料，直接把超材料的基本单元简化成“0”和“1”两种状态，像控制计算机芯片一样，通过编程控制这些单元的排列组合，实时改变材料对电磁波的调控行为。这时候，材料就有了“生命”的迹象，能对外界刺激做出反应了，这才是真正意义上的“智能材料”的雏形。

至于你展望的第三层，像软件一样可重复编程的超材料。这就不再是八音盒了，而是一台“通用计算机”。通过给它“安装”不同的“软件程序”，同一块物理材料就能在今天充当通信天线，明天变身为高分辨率成像雷达，后天或许又能自我重构成一种全新的减震吸能结构。

北卡罗来纳州立大学那个有趣的“灯笼剪纸”超材料就有点这个苗头，通过简单地翻转边界，一个简单的单元就能在十几种三维形态间切换，展现出丰富的、可重编程的变形能力。这背后，是更深层次的“材料基因”在起作用。我们不仅在设计结构，更是在编写材料的“源代码”。

总的来说，这种极致的可编程性，带来的将不仅是功能的多样化，更可能彻底颠覆我们设计和制造产品的哲学。过去我们是“设计一个产品，然后去寻找能满足要求的材料”，未来可能会变成“我拥有这块‘万能’的可编程材料，然后通过输入指令，让它‘长成’我需要的产品”。

这就像过去盖房子，我们得准备砖头、木材、玻璃等多种材料；未来，我们可能只需要一种“基础浆料”，然后通过不同的能量场“打印”或“编程”，让它在不同部位呈现出承重墙的强度、窗户的透光性和家具的柔韧性。一些初创公司开发的生成式设计软件，已经在这方面进行探索，将超材料思维与AI结合，从需求反向生成最优结构。这将是一场真正的范式革命。

当然啦，这条路还很长。比如，如何保证材料在千万次重编程后的可靠性？如何实现更精细、更快速的响应？如何降低制造成本？这些都是摆在我们面前的挑战。

但一想到材料将从一个静态的执行者，变成一个动态的、甚至拥有一定“智慧”的合作伙伴，就让人无比兴奋。这不仅是技术的进化，更是我们人类认知和创造力的又一次飞跃。

个人观点，仅供参考。