超材料是什么?“哈利波特的隱形衣”常常被拿出來直觀解釋這個問題，作為一種被認為具有顛覆性意義的材料，超材料的應用又絕不僅僅在于“逆光隱身”這一項，在不遠的將來，它將在諸多領域改變我們的生活。可以說，有了超材料，童話將成為現實。

　　人工創造新物質

　　“改變物質的結構有兩種方式，一種是自然作用，自然界原本就有若干種元素，還有分子和晶體、非晶體的排布形式，這些構成了自然界的材料。還有一種是人工的方式，在人類技術手段可改變的層次和尺度上進行物質重構，人的方式和自然的方式不一樣，可以創造出自然界不存在的新物質、新材料，具備遠超自然界物質特性的新特性。”在近日由中國復合材料學會承辦的第99期中國科學技術協會“新觀點新學說”學術沙龍上，深圳光啟高等理工研究院的高級科學家岳玉濤解釋了何為超材料。

　　迄今為止，我們所使用的大部分材料都是建立在天然物質改進提高的基礎上。例如，遠古時代的人們在勞動中發現泥入火中，松軟變為堅固，他們用泥土這種材料燒制磚瓦建造容身之所，燒制碗罐儲存食物。后來，人們發現使用化學或物理的方法，在玻璃表面形成壓應力就可以提高玻璃的強度與承載能力，從而誕生了應用于家具、建筑門窗等的鋼化玻璃材料。然而隨著材料設計和制備技術不斷改進提高，對天然材料各種性質和功能的進一步發掘與利用的潛力空間逐漸縮小并趨于極限，依托于人工之手制造超材料的思想應時而出。

　　作為21世紀物理學領域出現的一個新學術名詞，顧名思義，超材料即“具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工復合結構或復合材料”。

　　計算機編寫新材料“DNA”

　　那么，我們又通過什么樣的手段獲取這種與眾不同的排列方式呢?

　　“計算機技術和微納米加工技術可以說是‘父與母’，生了超材料這個‘兒子’。”岳玉濤以形象的比喻追溯了超材料誕生的奧秘。

　　實際上，超材料科學就是由兩個技術的交叉產生的，一個是計算機技術，一個是微加工技術。計算機技術從需求和用途出發，逆向把超材料的內部結構設計、計算出來，可以稱之為“父親”，而微納米加技術是把實體材料生產出來的過程，因而是“母親”。

　　超材料很重要的一個特征，是在某一個微結構層次上，通過人工的設計實現性能的提升。這些人工微結構有千千萬萬個，可以用一個巨大的數據庫歸納起來。很多不同的微結構以某種形式組合在一起，最終就會形成一種擁有特定功能的優異新材料，而這些微結構與數據庫對應，就有一個編碼，每種材料對應著一系列的編碼，就像人的基因DNA一樣，一個特定的基因編碼就決定了一種材料的特征。當需要具有特定功能的新材料時，可以通過龐大的超級計算機編寫出來其“DNA”序列，進而通過微納米加工技術生產出新材料。

　　超材料融入百姓生活

　　目前，超材料在各行各業已有廣泛應用。在衛星通信領域，依托于超材料生產的衛星天線更輕、更薄、更便宜，可為飛機、火車、船舶、汽車以及其他遠離移動網絡的平臺提供寬頻的衛星通信，使人們在飛機上能享受到更快、更便捷的網絡連接服務。除此以外，在不久的將來，可自我修復的材料、熱電材料、氣凝膠材料、導電率100%的超導材料和光操縱材料等也將分別以各種應用形式走入大眾生活。例如，英國布里斯托大學的研究者發明了一種具備自我修復能力的顯示屏材料，有望在未來幾年被應用到智能手機上。如果成真，即便摔碎了手機屏幕，也無需承受昂貴的更換費用，只待其自動愈合即可;而增加了氣凝膠材料的沖鋒衣，隔熱性好，且輕薄、防水、防風，在寒冷的地方也不必穿太厚的冬衣了;光操縱材料則讓哈利波特的隱形斗篷變為現實，超材料的納米結構能夠以特定的方式對光線進行散射從而達到隱身的目的。

　　造物之手一旦由人類操縱，所產生的能量無疑十分神奇，超材料這種人工創造的新物質，未來必定還會有更令人驚異的用途，這值得人們期待。