仿生與超材料發展與前景

美國在超材料發展上尤為重視國fang、jun事領域的應用。美國能源部（DOE）和國fang部

（DOD）——尤其是其下屬的國防研究計劃局（DARPA）——近年來啟動多項關于超

材料的研究計劃。包括英特爾、AMD 和 IBM 在內的美國六家先進半導體公司積極響應，成立了聯合基金資助相關研究。受益于政府支持，美國發展超材料學術根基雄厚，眾多高校和國家實驗室積極參與。較早發展超材料的杜克大學（Duke University）曾與英國倫敦帝國理工學院（Imperial College）的研究者成功挑戰傳統概念，使用超材料讓一個物體在微波射線下隱形。加州理工學院研發出一種被壓縮 50% 后還能復原的反彈陶瓷管，可在航天飛機或者噴氣式發動機的隔熱設備發揮重要優勢。此外，勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（LLNL）和幾所美國大學聯合開發出了由迷你網格結構組成的 3D 打印輕質超材料，它在被加熱時會收縮而不是膨脹，開啟了制造零熱膨脹材料的序幕。

仿生與超材料發展與前景

歐洲在超材料的學術聚焦上相對分散，但其交流活動上做得較為出色。歐盟委員會曾組

織 50 多位相關領域*的科學家聚焦納米結構超材料的研究，并給予相關經費支持。來自

英國、德國、法國、荷蘭、俄羅斯等國科研機構在不同超材料應用領域取得不菲成績，例如

德國在軍事領域開發了可讓飛機在軍事雷達探測范圍內隱身的超材料、法國在防災領域開發

了可轉移地震波讓地震和海嘯偏離建筑物或城鎮的超材料、荷蘭在民用領域開發了力學上可

編程的智能橡膠等。

仿生與超材料發展與前景

我國已分別在 863 計劃、973 計劃、國家自然科學基金、新材料重大專項等項目中對超

材料研究予以立項支持。在基礎研究層面，已故的麻省理工孔金甌教授是該領域zui早的開拓

者之一，近年來，清華大學（周濟）、浙江大學（光及電磁波研究中心）、東南大學（崔鐵軍）、

復旦大學（武利民）、西北工業大學（趙曉鵬）以及香港科技大學等研究團隊相繼開展左手材料、超磁材料、光子晶體等不同領域研究，在上取得了一定影響力。在產業化層面，深圳光啟研究院做得較為出色，成為上在超材料領域zui大的知識產權擁有者。總體研究水平上看，我國真正意義上的原始創新和應用成果在上還不夠突出，尤其是在發展高技術壁壘的軍事領域應用上還遠遠不夠。

未來，我國要加強在智能、仿生與超材料領域的引導和頂層布局，打破國外技術壟斷。

同時進一步完善我國在相關域的知識產權和技術標準布局，增強我國在該領域的戰略作

用。智能材料領域要重點研究面向典型智能系統用高性能傳感與驅動材料的設計、微觀結構、

物理基礎及集成應用理論，突破以高性能低功耗傳感材料、高性能鐵性機敏材料、柔性智能

可控（溫控、電控）調光薄膜等一批重點智能材料的關鍵制備與集成應用技術。

仿生材料領域要發展、完善基于二元協同的仿生材料理論體系，重點突破生物粘附調控、

免疫結構匹配與分子協同等關鍵仿生技術，研發出基于仿生技術設計的重大疾病快速診

斷、組織器官替代等新型生物醫用材料，實現仿生油水分離材料等工業化應用。

超材料領域要避免概念炒作，重點突破超材料與其它新材料一體化設計的新方法，研發

智能感知、智能可控等核心關鍵技術，發展超材料智能通信及探測、環境自適應、自主健康

監測等創新集成應用技術及產品，盡快實現超材料制品在航空航天、海洋工程和地面智能裝

備等領域的應用。