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“超材料”:能否让科幻变成现实

科普小知识2022-07-13 12:19:06
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■我们的记者潘

十多年前的经历仍然让清华大学教授觉得有点可笑。“当时,我听到了超材料的概念。后来,我在报告项目时使用了这个词。我第一次没有上去。一位评委对我说,“你不能继续你的公式。其他人制造材料,你被称为超材料。第二次我换了另一个词,后来通过了。”

事实上,“超材料”是指一些具有人造设计结构的复合材料,表现出天然材料所没有的非凡物理特性。

超材料的应用在科幻小说《哈利·波特》中听起来很“科幻”,或者是真正的“隐形”飞机、能够感知地形的智能鞋、弹性陶瓷等。

然而,全球材料科学家和物理科学家正在将上述“科幻小说”变成现实。超材料也从十多年前的一个陌生词变成了今天的一个研究热点。

"超材料作为一门新学科,值得探讨."在最近举行的中国科学技术协会第99届新思想和新理论学术沙龙上,专家们就超材料的研究和应用提出了建议。

超材料的新奇之处在于,它们通过复杂的人工手段对物质原子和分子施加影响,改变材料的机械性质,并弯曲光波、雷达波、无线电波、声波甚至地震波。它可以应用于许多行业,如通信、医疗、航天、军工等。

然而,据中国兵器工业集团第五、三研究所总工程师俞明勋介绍,他从事电磁屏蔽和隐身材料的研究已有多年,对许多超材料的机理还不清楚。与此同时,目前的科学研究侧重于概念而不是实际表现。因此,“这就是超材料在10年内没有取得突破性进展的原因。”

超材料被科学家称为“材料”。国防科技大学的副研究员周永江说:“要在超材料性能方面取得突破,研究单一材料的性能非常重要。现在,各种材料的参数还不完整。”

目前,美国正在实施“材料基因组计划”,希望改善材料所需的参数。这是一个非常大的项目。“现在,除了最常见的材料,还有许多新材料,如高介电材料、非线性材料、吸波材料等。这些新材料对于超材料的支持和依赖非常重要。”周永强说道。

发达国家的*、学术界和工业界都非常重视超材料技术的研发,制定了相关计划,投入了大量的人力和物力。

例如,美国国防部将超材料列为“六个颠覆性基础研究领域”之一,并专门启动了一个研究项目。欧盟组织了50多名顶尖科学家专注于这一领域的研究,并给予了大量财政支持。日本启动了一项研究计划,支持至少两个超材料技术研究项目,每个项目的资金约为30亿日元。

在科学家看来,超材料带来的变化已经到来。

“在未来20到50年,超材料可能会对我们的科学研究和生活产生破坏性影响。”浙江大学教授彭华新直言不讳地表示:“可以想象,几十年后,隐形斗篷一旦被覆盖在飞机上,我们就看不到了。”

然而,专家们也表示,从最初的原理到技术,到实验室样品,再到产品营销,形成一个产业,这将是一个非常漫长的过程。