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超材料正讓科幻中的“隱身術(shù)”成為現(xiàn)實(shí)。近日,中國科學(xué)院院士褚君浩現(xiàn)場展示利用特殊材料實(shí)現(xiàn)“隱身術(shù)”的一則視頻火了。“未來,隨著‘隱身’技術(shù)和‘超材料’的逐漸成熟,科幻作品里的‘隱身’暢想將逐漸走向現(xiàn)實(shí)。”視頻中,褚君浩表示,“相信未來還會(huì)有更多‘隱身’裝備改變我們的生活。”
褚君浩所提到的超材料,目前已應(yīng)用到電磁、聲學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)和量子等領(lǐng)域,并多次入選《科學(xué)》雜志評(píng)選的年度十大科技進(jìn)展,被評(píng)為21世紀(jì)前十年影響人類的十大科技突破之一。 超材料發(fā)展呈現(xiàn)三個(gè)新變化 超材料的概念起源于20世紀(jì)60年代,但直到21世紀(jì)初才被人們真正關(guān)注。它是一門涉及物理學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)等眾多領(lǐng)域的交叉學(xué)科。 所謂超材料,指的是一種通過人工微結(jié)構(gòu)在亞波長尺度內(nèi)精確調(diào)控物理場的復(fù)合材料或結(jié)構(gòu)陣列。通過對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的精確設(shè)計(jì)和控制,超材料可使產(chǎn)品形成全新的結(jié)構(gòu)。 隨著超材料技術(shù)的飛速發(fā)展,研究人員已將這些功能結(jié)構(gòu)應(yīng)用到各種先進(jìn)裝備上面,由此衍生出的相關(guān)技術(shù)也已在多個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生了顛覆性效應(yīng)。“在過去的20年時(shí)間里,前10年是在做基礎(chǔ)研究,后10年是整個(gè)行業(yè)集中火力推動(dòng)超材料從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入到工程化階段。”光啟技術(shù)股份有限公司(以下簡稱光啟技術(shù))董事長劉若鵬認(rèn)為,經(jīng)過最近10多年的發(fā)展,超材料已經(jīng)成為新型裝備研發(fā)和制造領(lǐng)域不可或缺的主流技術(shù)。 如在航空航天裝備領(lǐng)域,超材料可用來制造輕質(zhì)、高強(qiáng)度的航天器材料,提高太空探測器和衛(wèi)星的性能。在醫(yī)療領(lǐng)域,超聲成像技術(shù)可以利用超材料的聲學(xué)特性,實(shí)現(xiàn)更高分辨率的醫(yī)學(xué)影像。 “從當(dāng)前裝備領(lǐng)域的發(fā)展來看,超材料出現(xiàn)了三個(gè)新變化。一是超材料應(yīng)用面和功能性不斷增強(qiáng),從最初的邊緣技術(shù)或者新興技術(shù)變成了當(dāng)前的主流技術(shù);二是超材料技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從第三代到第四代技術(shù)的更新迭代,并開始進(jìn)入到大規(guī)模應(yīng)用環(huán)節(jié);三是超材料的應(yīng)用量呈現(xiàn)數(shù)量級(jí)的變化。”劉若鵬說。 加快前沿材料產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新發(fā)展 不久前,工信部、國務(wù)院國資委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于印發(fā)前沿材料產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)發(fā)展指導(dǎo)目錄(第一批)的通知》(以下簡稱《指導(dǎo)目錄》),涉及超材料、超導(dǎo)材料等15種材料,產(chǎn)業(yè)應(yīng)用重點(diǎn)涉及航空航天、電子信息產(chǎn)業(yè)、新能源產(chǎn)業(yè)以及高端工業(yè)制造等,目的在于加快前沿材料產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新發(fā)展,引導(dǎo)形成發(fā)展合力。 《指導(dǎo)目錄》提出聚焦已有相應(yīng)研究成果,具備工程化產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)、有望率先批量產(chǎn)業(yè)化的前沿材料,引導(dǎo)各類市場主體結(jié)合實(shí)際積極開展技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用探索和產(chǎn)業(yè)布局。 以光啟技術(shù)為例,其不僅率先實(shí)現(xiàn)了超材料規(guī)?;瘧?yīng)用,還在批產(chǎn)制造、工藝制程上實(shí)現(xiàn)很多突破和創(chuàng)新。 “這幾年我們最主要的工作是努力實(shí)現(xiàn)第四代超材料技術(shù)的規(guī)?;慨a(chǎn)。”劉若鵬介紹,第四代超材料技術(shù)顛覆了以往的技術(shù)認(rèn)知,需要從理論體系、物理模型、原材料等方面進(jìn)行全新研究。目前第四代超材料技術(shù)已取得重大突破,進(jìn)入到應(yīng)用階段。預(yù)計(jì)今年底或者明年初交付的一些產(chǎn)品,將會(huì)應(yīng)用到第四代超材料技術(shù)。 “越發(fā)繁榮時(shí)期更需要冷靜” 新材料產(chǎn)業(yè)是戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè),是未來高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石和先導(dǎo)。前沿材料代表新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向與趨勢,具有先導(dǎo)性、引領(lǐng)性和顛覆性,是構(gòu)建新的增長引擎的重要切入點(diǎn)。 近年來,我國新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大。然而,由于前沿材料產(chǎn)業(yè)的技術(shù)門檻高、研發(fā)周期長,其在應(yīng)用方面還有待進(jìn)一步挖掘。 “超材料領(lǐng)域擁有大量的原創(chuàng)性技術(shù),以及還未被‘原創(chuàng)’出來的技術(shù)和大量的新標(biāo)準(zhǔn)??陀^來看,包括超材料行業(yè)的未來、延展性或者發(fā)展空間非常大,將會(huì)影響到更多的行業(yè)。但如果要繼續(xù)深入研究超材料,還需要對(duì)之有比較清晰的邊界和定義。在一個(gè)學(xué)科發(fā)展越發(fā)繁榮的時(shí)期,更需要冷靜和謹(jǐn)慎。”劉若鵬強(qiáng)調(diào),任何一個(gè)新技術(shù),從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化都有共同規(guī)律,大家要尊重其共性和規(guī)律。 在劉若鵬看來,當(dāng)一個(gè)新興科技產(chǎn)業(yè)展現(xiàn)出極好的發(fā)展前景時(shí),應(yīng)該扶持,讓其越做越大,迸發(fā)出產(chǎn)業(yè)新勢能。“要將新產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中正確的做法好好總結(jié),把‘做正確的事’發(fā)揚(yáng)光大,因?yàn)槲磥砜萍嫉倪M(jìn)步是需要靠做正確的事,而不是靠杜絕錯(cuò)誤。”他說。 |