超材料：炒作十年的下一代材料革命，离落地还有多远？
我第一次听到超材料这个词，还是08年读大学的时候，系里请了做材料的老教授讲座，开口就说这东西未来能让飞机隐身、让手机信号满格、甚至能造隐身斗篷。那时候听得惊为天人，结果过了十五年，我手机换了五台，也没见超材料铺满消费市场。说实话，这个赛道的起起伏伏，比很多科技概念都有意思。
电磁超材料周期性人工结构扫描电镜图
哦对，现在很多人把人工合成新材料都往超材料上靠，这不就是蹭热点吗？真不是。目前技术相对成熟的，主要还是电磁超材料，剩下的声学超材料、力学超材料、热学超材料，大多还停留在实验室样品阶段。技术边界其实很清楚：现在能碰产业化的，90%都和电磁波调控有关，别的先别吹。
5G基站智能超表面商用外场测试图
除了这两个，还有天线。现在手机的5G毫米波天线，汽车的自动驾驶雷达天线，用超材料做，可以做得更小，增益更高。已经有少数高端车型悄悄用上了超材料天线，只是消费者不知道而已。
泡沫之下，超材料还需要跨过哪些坎
说实话，现在这个赛道泡沫真不小。打开炒股软件搜超材料，一堆公司出来蹭，有的只是做了个相关的专利，就敢吹自己掌握了核心技术，股价炒上天，实际落地半毛钱没有。抛开炒作，我们说点真问题。
第一个坎就是成本和规模化制造。超材料的微纳结构设计，动辄几万个单元，很多还要每个单元单独调控，做样品没问题，实验室做一块样品花几十万，那叫科研。要大规模做，一平米卖几千块都没人要，成本降不下来，谈什么民用。
第二个坎是实际环境可靠性。实验室里温度湿度固定，没有干扰，性能指标好看得很。拿到野外，风吹日晒雨淋，夏天高温冬天零下，用半年性能掉一半，怎么用？
第三个坎，其实是标准。现在智能超表面这类新兴应用，行业还没有统一的测试标准和接口标准，各家做各家的，运营商也不敢大规模采购，谁敢把不确定的东西往自己网络里装？
还有不能不提的治理问题。超材料的先进隐身技术，扩散之后会不会给非正规武装提供方便？会不会增加反隐身雷达的探测难度，加剧地区军备竞赛？这些问题现在还没怎么讨论，等产业起来了，就会摆到台面上。
说到未来三到五年，我觉得，超材料不会出现所谓的“全民普及”，更不会一下子颠覆整个材料产业。最确定的机会，一个是国防领域的逐步替代，原来用传统材料的装备，慢慢换超材料，这个过程会持续，也给相关的配套企业稳定的订单。另一个就是通信领域，智能超表面会先在室内覆盖、偏远山区覆盖这类特定场景小规模商用，不会一下子全面铺开，要用到每一个基站，至少还要五到十年。
至于大家想听的隐身斗篷、全民可用的黑科技产品，至少十年内不用想，还早得很。说白了，超材料确实是下一代材料技术的重要方向，没有那么神，也不是骗子，就是需要时间慢慢磨。就像锂电池，从实验室出来到大规模用在电动车上，也花了三十年。急不来。对吧？
被误解的定义：到底什么才是超材料
很多人会说，不就是人工造的材料吗？不对。超材料最核心的特点，是性能来自结构，而非化学成分。我们平时用的钢、塑料、半导体，性能取决于你用什么原子分子，怎么冶炼合成。超材料不一样，哪怕用最普通的铜和PCB板，只要你把微结构设计对了，就能出天然材料根本没有的性能。 比如说负折射率，天然材料折射率都是正的，超材料可以做到负，能绕过电磁波，这不就是早期说的隐身斗篷的原理吗？电磁超材料周期性人工结构扫描电镜图
哦对，现在很多人把人工合成新材料都往超材料上靠，这不就是蹭热点吗？真不是。目前技术相对成熟的，主要还是电磁超材料，剩下的声学超材料、力学超材料、热学超材料，大多还停留在实验室样品阶段。技术边界其实很清楚：现在能碰产业化的，90%都和电磁波调控有关，别的先别吹。
产业化第一站：国防先跑，通信跟上
第一个吃超材料螃蟹的，肯定是国防领域。传统的隐身飞机，靠的是外形设计加涂覆吸波材料，吸波材料死重，还容易掉，维护成本高得吓人。超材料做隐身，靠结构吸波，不仅更轻，吸波带宽还更大，同样的隐身效果，重量能减一半都不止。美国B-21轰炸机传闻就用了超材料隐身结构，国内也已经有不少装备应用了相关技术，这个不是什么秘密。 不过话说回来，国防市场规模不大，而且封闭，带不起整个产业。真正让资本疯狂的，是通信领域的智能超表面（RIS），这可是现在6G技术的热门候选。什么意思？现在基站越建越密，还是有信号盲区，穿墙衰减小不了。智能超表面就是把大量可调控的超材料单元铺在墙面上或者基站旁边，动态调控电磁波的传播方向，把信号反射到需要的地方，能把盲区的信号提高一两个数量级，还能降低基站的功耗。现在国内三大运营商都已经做了外场测试，不少设备商也拿出了成熟的样品。5G基站智能超表面商用外场测试图
除了这两个，还有天线。现在手机的5G毫米波天线，汽车的自动驾驶雷达天线，用超材料做，可以做得更小，增益更高。已经有少数高端车型悄悄用上了超材料天线，只是消费者不知道而已。
泡沫之下，超材料还需要跨过哪些坎
泡沫之下，超材料还需要跨过哪些坎
说实话，现在这个赛道泡沫真不小。打开炒股软件搜超材料，一堆公司出来蹭，有的只是做了个相关的专利，就敢吹自己掌握了核心技术，股价炒上天，实际落地半毛钱没有。抛开炒作，我们说点真问题。
第一个坎就是成本和规模化制造。超材料的微纳结构设计，动辄几万个单元，很多还要每个单元单独调控，做样品没问题，实验室做一块样品花几十万，那叫科研。要大规模做，一平米卖几千块都没人要，成本降不下来，谈什么民用。
第二个坎是实际环境可靠性。实验室里温度湿度固定，没有干扰，性能指标好看得很。拿到野外，风吹日晒雨淋，夏天高温冬天零下，用半年性能掉一半，怎么用？
第三个坎，其实是标准。现在智能超表面这类新兴应用，行业还没有统一的测试标准和接口标准，各家做各家的，运营商也不敢大规模采购，谁敢把不确定的东西往自己网络里装？
还有不能不提的治理问题。超材料的先进隐身技术，扩散之后会不会给非正规武装提供方便？会不会增加反隐身雷达的探测难度，加剧地区军备竞赛？这些问题现在还没怎么讨论，等产业起来了，就会摆到台面上。
说到未来三到五年，我觉得，超材料不会出现所谓的“全民普及”，更不会一下子颠覆整个材料产业。最确定的机会，一个是国防领域的逐步替代，原来用传统材料的装备，慢慢换超材料，这个过程会持续，也给相关的配套企业稳定的订单。另一个就是通信领域，智能超表面会先在室内覆盖、偏远山区覆盖这类特定场景小规模商用，不会一下子全面铺开，要用到每一个基站，至少还要五到十年。
至于大家想听的隐身斗篷、全民可用的黑科技产品，至少十年内不用想，还早得很。说白了，超材料确实是下一代材料技术的重要方向，没有那么神，也不是骗子，就是需要时间慢慢磨。就像锂电池，从实验室出来到大规模用在电动车上，也花了三十年。急不来。对吧？ 
