仿生与超材料发展与前景

仿生与超材料发展与前景

美国在超材料发展上尤为重视国fang、jun事领域的应用。美国能源部（DOE）和国fang部

（DOD）——尤其是其下属的国防研究计划局（DARPA）——近年来启动多项关于超

材料的研究计划。包括英特尔、AMD 和 IBM 在内的美国六家先进半导体公司积极响应，成立了联合基金资助相关研究。受益于政府支持，美国发展超材料学术根基雄厚，众多高校和国家实验室积极参与。较早发展超材料的杜克大学（Duke University）曾与英国伦敦帝国理工学院（Imperial College）的研究者成功挑战传统概念，使用超材料让一个物体在微波射线下隐形。加州理工学院研发出一种被压缩 50% 后还能复原的反弹陶瓷管，可在航天飞机或者喷气式发动机的隔热设备发挥重要优势。此外，劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）和几所美国大学联合开发出了由迷你网格结构组成的 3D 打印轻质超材料，它在被加热时会收缩而不是膨胀，开启了制造零热膨胀材料的序幕。

仿生与超材料发展与前景

欧洲在超材料的学术聚焦上相对分散，但其交流活动上做得较为出色。欧盟委员会曾组

织 50 多位相关领域*的科学家聚焦纳米结构超材料的研究，并给予相关经费支持。来自

英国、德国、法国、荷兰、俄罗斯等国科研机构在不同超材料应用领域取得不菲成绩，例如

德国在军事领域开发了可让飞机在军事雷达探测范围内隐身的超材料、法国在防灾领域开发

了可转移地震波让地震和海啸偏离建筑物或城镇的超材料、荷兰在民用领域开发了力学上可

编程的智能橡胶等。

仿生与超材料发展与前景

我国已分别在 863 计划、973 计划、国家自然科学基金、新材料重大专项等项目中对超

材料研究予以立项支持。在基础研究层面，已故的麻省理工孔金瓯教授是该领域zui早的开拓

者之一，近年来，清华大学（周济）、浙江大学（光及电磁波研究中心）、东南大学（崔铁军）、

复旦大学（武利民）、西北工业大学（赵晓鹏）以及香港科技大学等研究团队相继开展左手材料、超磁材料、光子晶体等不同领域研究，在上取得了一定影响力。在产业化层面，深圳光启研究院做得较为出色，成为上在超材料领域zui大的知识产权拥有者。总体研究水平上看，我国真正意义上的原始创新和应用成果在上还不够突出，尤其是在发展高技术壁垒的军事领域应用上还远远不够。

未来，我国要加强在智能、仿生与超材料领域的引导和顶层布局，打破国外技术垄断。

同时进一步完善我国在相关域的知识产权和技术标准布局，增强我国在该领域的战略作

用。智能材料领域要重点研究面向典型智能系统用高性能传感与驱动材料的设计、微观结构、

物理基础及集成应用理论，突破以高性能低功耗传感材料、高性能铁性机敏材料、柔性智能

可控（温控、电控）调光薄膜等一批重点智能材料的关键制备与集成应用技术。

仿生材料领域要发展、完善基于二元协同的仿生材料理论体系，重点突破生物粘附调控、

免疫结构匹配与分子协同等关键仿生技术，研发出基于仿生技术设计的重大疾病快速诊

断、组织器官替代等新型生物医用材料，实现仿生油水分离材料等工业化应用。

超材料领域要避免概念炒作，重点突破超材料与其它新材料一体化设计的新方法，研发

智能感知、智能可控等核心关键技术，发展超材料智能通信及探测、环境自适应、自主健康

监测等创新集成应用技术及产品，尽快实现超材料制品在航空航天、海洋工程和地面智能装

备等领域的应用。