第二届全国超材料大会秀最新科研成果，光启超材料产业化“遥遥领先”

（原标题：第二届全国超材料大会秀最新科研成果，光启超材料产业化“遥遥领先”）

5月11日,第二届全国超材料大会在南京举行。深圳光启高等理工研究院、南京大学光声超构材料研究院、南智广电等在我国尖端装备特种材料方面的龙头公司、新材料领域科研院所的顶级专家门齐聚一堂,共同探讨电磁超材料、太赫兹超材料、光学超材料等各类型超材料的技术难点、发展规划和产业化路径。

众院士论证超材料独特优势,国内企业、高校成果斐然

本次大会由中国材料研究学会超材料分会、中国物理学会电介质物理专业委员会和中国电子学会元件分会联合主办,由南京大学、东南大学、南京师范大学、江苏省光学学会承办。作为国内超材料领域规格最高的学术论坛,该会议对我国超材料技术的发展和市场化应用具有极大的指导意义。

第二届全国超材料大会旨在推动我国超材料理论研究、设计与制备研究、器件应用研究;增进超材料学术界和工业界之间的学术交流、技术交流与应用推广,促进我国超材料研究的知识创新、技术创新以及应用发展。

所谓超材料,是指突破了传统材料设计思想,直接通过材料物理尺度上的有序结构的设计来获得等效的表观性能。1968年,前苏联理论物理学家Veselago提出负折射假想,但在自然界中却并未找到这种材料的存在。在本世纪初,英国帝国理工学院的John Pendry提出了用人造微结构实现负折射现象,而后经过科学家们反复探索与求证,2001年,当时在加州大学圣地亚哥分校的大卫•史密斯教授用超材料实现了负折射现象并且随后发表在《科学》杂志上,引发学术界高度关注和议论,推动了超材料学科的建立。

随后超材料引发全球广泛关注。2005年,波音公司通过制造与测试,进一步验证了负折射率超材料理论;2006年美国杜克大学团队用超材料微结构展示了对光学变换的近似实验模型,在《科学》杂志发表,2009年该研究组的刘若鹏、季春霖等在《科学》杂志上发表宽频带的电磁调制技术,解决了超材料大规模和大带宽的设计,引发了业界的轰动,推动了超材料从科学向技术的转化。

其中,美国《科学》杂志将超材料技术列入本世纪前10年的10项重要科学进展之一,《Materials Today》杂志在2008年将超材料评为材料科学50年中的10项重要突破之一。

本次大会上,中国科学院院士、东南大学教授崔铁军做了关于“信息超材料与信息系统”的主题报告,系统阐述了信息超材料的原理,和它在民用市场的应用。其中,他特别强调了电磁空间可编程计算机、计算机视觉、语音识别、智能机器人、远场智能感知、智能微波摄像机、脑机通讯、探测定位一体化等前沿领域的前景。据他介绍,目前信息超材料在我国6G标准的建设方面正发挥积极作用,并与华为联合成立了联合实验室,并与中国移动开展了广泛合作。

长期从事复合材料力学和波传播调控方向研究的力学学科负责人、博士生导师胡更开教授做了题为《含零能模式弹性超材料设计方法与应用》的演讲,其中详细展示了他在复合材料细观力学、超材料设计和波传播控制等方面取得了系列科研成果。

中国工程院院士,清华大学材料科学与工程系教授周济,作了关于《介质超材料中的模态耦合》的报告,并展示了他在超材料与常规材料的融合、信息功能陶瓷材料与元器件等方面的成果。

深圳光启理工研究院季春霖博士也受邀出席本届大会并对光启超材料从实验室到产业化的发展历程作了详细阐述。在发言中,他重点介绍了光启技术在超材料基础研究中取得的突破、光启超材料产业化的发展情况,以及光启的超材料测试能力。

光启作为我国超材料领域基础研究与工程化、产业化的主要推动者之一,依托光启搭建的我国首个超材料电磁调制实验国家重点实验室,开创了超材料的设计、制造、检测全流程,掌握了高性能建模、高并发计算、精细制造、大范围光电感知覆盖、高效率测试等五大内核技术,完成了海量超材料制造、海量材料电磁参数测试。目前光启已经建成华南地区最大的电磁性能检测中心,该检测中心是全国最先进、测试精度最高,华南地区规模最大的紧缩场测试中心,可实现产品的全尺寸自动化测量,测试效率大幅提升。测试能力向同行业开放。

从实验室研究到规模化制造 光启引领超材料产业化发展

尽管目前国内企业和各级科研院所在超材料各个方向上的研究成果丰硕,实现了百花齐放的良好局面,但是目前上述各类超材料技术探索整体还处于科研阶段,距离市场化应用尚有不小距离。目前,仅有光启技术一家在全球范围内率先实现了电磁超材料的全产业链生产制造流程,为中国超材料产业化发展提供了宝贵的经验。

在近二十年的发展中,超材料一直是十分活跃的交叉学科研究领域是诸多领域颜覆性技术的源头之一,被世界各国视为一项战略新兴技术重金投入研发,特别是在尖端装备方面的应用。

超材料因其独特的物理性能在通信、尖端装备等领域展现出巨大应用潜力和发展空间,其中尖端装备领域是近十年来各国超材料技术研究及应用最为集中的方向,相对传统电磁调制技术,超材料技术可以将装备性能提高1-2个量级,是国际公认的新一代装备结构功能一体化的主流技术,是“制电磁权”的利器。

目前我国在超材料领域的研究成果丰硕,清华大学、浙江大学、东南大学等高校均已取得重大突破,在电磁黑洞、超材料低可探测技术,以及声波负折射等基础研究方面已取得原创性成果。截至目前,我国高等院校和企业掌握的超材料专利总数已遥遥领先世界其他国家。

目前光启已经从无到有完成了我国超材料工业体系的构建。在超材料智能结构及装备领域,光启技术拥有结合超材料技术面向使用场景的功能结构高度融合的逆向设计技术,在世界范围内,率先完成了从0到1的超材料工业体系构建,开创了超材料的设计、制造、检测的全产业链体系,并将超材料产业七大模块打通,实现了全产业链自主可控。

在知识产权方面,光启经过十余年发展,已在世界范围申请超过6000件专利,约占全球相关领域专利申请总量的80%以上,专利申请总量位居全球第一,实现超材料底层技术的专利覆盖。

值得一提的是,相比于其他超材料技术还处于科研产品摸索阶段,光启已经完成第三代电磁超材料产品的大规模应用,并且发布了第四代超材料技术。其应用范围大幅提升,不仅仅应用在机身的关键部位上面,它可以覆盖在装备全身。

随着光启技术不断深耕产业链体系的各个环节,以及在技术和产能上持续突破,光启也将引领我国超材料产业不断巩固在全球超材料产业中的竞争优势,并持续为我国尖端装备升级换代贡献力量。

无论是信息超材料、声学超材料还是光学超材料等,超材料技术发展趋势已经得到学术界的普遍认可,部分领域的科研成果向前迈进了一大步。光启技术在电磁超材料领域率先取得从0到1的产业化的重大突破,为我国超材料的市场化应用奠定了坚实基础,让我国在全球范围内率先构建起了全产业链体系,并实现大规模制造和交付。不仅如此,季春霖博士指出,光启还将对行业开放检测服务,进一步发挥产业龙头的带动作用,赋能整个超材料行业,最终实现超材料技术“千帆竞发”。

超材料作为一个新兴的朝阳产业,当前正处于初始发展阶段,未来的成长空间还十分广阔。目前,光启技术等一大批企业和科研机构已经在从0到1的阶段取得了领先优势,未来随着我国越来越多企业参与到超材料产业链共同发展,我国超材料产业将会越来越成熟,中国超材料企业也将在国际范围内具备更强竞争力和影响力,为国家科技创新和经济发展做出更大贡献。