仿生與超材料發(fā)展與前景

美國(guó)在超材料發(fā)展上尤為重視國(guó)fang、jun事領(lǐng)域的應(yīng)用。美國(guó)能源部（DOE）和國(guó)fang部

（DOD）——尤其是其下屬的國(guó)防研究計(jì)劃局（DARPA）——近年來(lái)啟動(dòng)多項(xiàng)關(guān)于超

材料的研究計(jì)劃。包括英特爾、AMD 和 IBM 在內(nèi)的美國(guó)六家先進(jìn)半導(dǎo)體公司積極響應(yīng)，成立了聯(lián)合基金資助相關(guān)研究。受益于政府支持，美國(guó)發(fā)展超材料學(xué)術(shù)根基雄厚，眾多高校和國(guó)家實(shí)驗(yàn)室積極參與。較早發(fā)展超材料的杜克大學(xué)（Duke University）曾與英國(guó)倫敦帝國(guó)理工學(xué)院（Imperial College）的研究者成功挑戰(zhàn)傳統(tǒng)概念，使用超材料讓一個(gè)物體在微波射線下隱形。加州理工學(xué)院研發(fā)出一種被壓縮 50% 后還能復(fù)原的反彈陶瓷管，可在航天飛機(jī)或者噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的隔熱設(shè)備發(fā)揮重要優(yōu)勢(shì)。此外，勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）和幾所美國(guó)大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)出了由迷你網(wǎng)格結(jié)構(gòu)組成的 3D 打印輕質(zhì)超材料，它在被加熱時(shí)會(huì)收縮而不是膨脹，開(kāi)啟了制造零熱膨脹材料的序幕。

仿生與超材料發(fā)展與前景

歐洲在超材料的學(xué)術(shù)聚焦上相對(duì)分散，但其交流活動(dòng)上做得較為出色。歐盟委員會(huì)曾組

織 50 多位相關(guān)領(lǐng)域*的科學(xué)家聚焦納米結(jié)構(gòu)超材料的研究，并給予相關(guān)經(jīng)費(fèi)支持。來(lái)自

英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、荷蘭、俄羅斯等國(guó)科研機(jī)構(gòu)在不同超材料應(yīng)用領(lǐng)域取得不菲成績(jī)，例如

德國(guó)在軍事領(lǐng)域開(kāi)發(fā)了可讓飛機(jī)在軍事雷達(dá)探測(cè)范圍內(nèi)隱身的超材料、法國(guó)在防災(zāi)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)

了可轉(zhuǎn)移地震波讓地震和海嘯偏離建筑物或城鎮(zhèn)的超材料、荷蘭在民用領(lǐng)域開(kāi)發(fā)了力學(xué)上可

編程的智能橡膠等。

仿生與超材料發(fā)展與前景

我國(guó)已分別在 863 計(jì)劃、973 計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、新材料重大專項(xiàng)等項(xiàng)目中對(duì)超

材料研究予以立項(xiàng)支持。在基礎(chǔ)研究層面，已故的麻省理工孔金甌教授是該領(lǐng)域zui早的開(kāi)拓

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

復(fù)旦大學(xué)（武利民）、西北工業(yè)大學(xué)（趙曉鵬）以及香港科技大學(xué)等研究團(tuán)隊(duì)相繼開(kāi)展左手材料、超磁材料、光子晶體等不同領(lǐng)域研究，在上取得了一定影響力。在產(chǎn)業(yè)化層面，深圳光啟研究院做得較為出色，成為上在超材料領(lǐng)域zui大的知識(shí)產(chǎn)權(quán)擁有者?？傮w研究水平上看，我國(guó)真正意義上的原始創(chuàng)新和應(yīng)用成果在上還不夠突出，尤其是在發(fā)展高技術(shù)壁壘的軍事領(lǐng)域應(yīng)用上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

未來(lái)，我國(guó)要加強(qiáng)在智能、仿生與超材料領(lǐng)域的引導(dǎo)和頂層布局，打破國(guó)外技術(shù)壟斷。

同時(shí)進(jìn)一步完善我國(guó)在相關(guān)域的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)布局，增強(qiáng)我國(guó)在該領(lǐng)域的戰(zhàn)略作

用。智能材料領(lǐng)域要重點(diǎn)研究面向典型智能系統(tǒng)用高性能傳感與驅(qū)動(dòng)材料的設(shè)計(jì)、微觀結(jié)構(gòu)、

物理基礎(chǔ)及集成應(yīng)用理論，突破以高性能低功耗傳感材料、高性能鐵性機(jī)敏材料、柔性智能

可控（溫控、電控）調(diào)光薄膜等一批重點(diǎn)智能材料的關(guān)鍵制備與集成應(yīng)用技術(shù)。

仿生材料領(lǐng)域要發(fā)展、完善基于二元協(xié)同的仿生材料理論體系，重點(diǎn)突破生物粘附調(diào)控、

免疫結(jié)構(gòu)匹配與分子協(xié)同等關(guān)鍵仿生技術(shù)，研發(fā)出基于仿生技術(shù)設(shè)計(jì)的重大疾病快速診

斷、組織器官替代等新型生物醫(yī)用材料，實(shí)現(xiàn)仿生油水分離材料等工業(yè)化應(yīng)用。

超材料領(lǐng)域要避免概念炒作，重點(diǎn)突破超材料與其它新材料一體化設(shè)計(jì)的新方法，研發(fā)

智能感知、智能可控等核心關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)展超材料智能通信及探測(cè)、環(huán)境自適應(yīng)、自主健康

監(jiān)測(cè)等創(chuàng)新集成應(yīng)用技術(shù)及產(chǎn)品，盡快實(shí)現(xiàn)超材料制品在航空航天、海洋工程和地面智能裝

備等領(lǐng)域的應(yīng)用。