超材料（Metamaterial），又稱(chēng)特異材料，是21世紀物理學(xué)領(lǐng)域出現的一個(gè)新的學(xué)術(shù)詞匯，其定義是“具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復合結構或復合材料”。近些年來(lái)，超材料在國際上引起越來(lái)越大的關(guān)注，并正在尖端領(lǐng)域獲得重要應用。

　　一、用于平面天線(xiàn)的超材料

　　2014年，英國B(niǎo)AE系統公司和倫敦大學(xué)合作，創(chuàng )造了一種制造平面天線(xiàn)透鏡的新穎超材料，可使電磁波通過(guò)透鏡聚焦，從而實(shí)現提高天線(xiàn)增益和增強方向性的目的。這一突破可能使飛機、艦艇、無(wú)線(xiàn)電和衛星天線(xiàn)的設計產(chǎn)生劃時(shí)代的變革。這種平面透鏡具備曲面透鏡的電磁屬性，同時(shí)保留同樣的寬帶性能。這種復合超材料透鏡能夠嵌入飛機的蒙皮中，是對目前的機載天線(xiàn)的一個(gè)重大飛躍。使用新型平面天線(xiàn)技術(shù)，可以用一個(gè)天線(xiàn)替換過(guò)去不同頻率工作的多個(gè)天線(xiàn)。超材料天線(xiàn)具有質(zhì)量低、靈敏度高和方向性好的優(yōu)點(diǎn)，是雷達、戰斗機、GPS導航系統的必備材料。

　　二、捕獲微波能量的超材料

　　2013年，美國杜克大學(xué)設計了一種能量采集器，可調諧捕捉到的微波信號。能量采集器的關(guān)鍵在于應用了超材料，其人工設計結構可以捕捉各種形式的波能并調諧為可用能量，其能量轉換效率接近于太陽(yáng)能電池。此無(wú)線(xiàn)能量采集器件可將微波信號轉換為直流電壓，為手機電池或其他小型電子設備充電。能量采集器工作原理與將光能轉換為電能的太陽(yáng)能電池相似。這種通用能量采集器可以采集其他能源的信號，包括衛星信號、聲波信號或Wi-Fi信號。超材料結構電路還可用于其他類(lèi)型的能量采集，如振動(dòng)能和聲能。這種超材料能量采集器可以制作到手機上，在閑置時(shí)允許手機無(wú)線(xiàn)充電。

　　三、具備隱身功能的超材料

　　2014年，美國中佛羅里達大學(xué)科學(xué)家創(chuàng )造了被稱(chēng)為超材料的人造納米結構，可以使光彎曲。在一個(gè)物體周?chē)刂坪蛷澢饩€(xiàn)從而使肉眼難以看到物體。天然材料不可能將光線(xiàn)彎曲，這種人造納米結構超材料卻可以實(shí)現此功能，在3維空間通過(guò)結構操縱、控制電磁響應實(shí)現對光的精確控制。利用此技術(shù)可以使戰斗機隱身于探測系統，不被雷達發(fā)現。

　　最近幾年，國際上還開(kāi)發(fā)出各種各樣的物理隱形衣。除了光學(xué)隱形衣使對象難以看到，還開(kāi)發(fā)出其他類(lèi)型隱形衣可以讓熱或聲音不受影響地穿過(guò)；還報道開(kāi)發(fā)出了一個(gè)全新的力學(xué)隱形衣，它使對象難以觸摸到。這種隱形衣由聚合物超材料制成，是一種亞微米精度結構的晶體材料，由針形錐體組成。對此結構，手指或測量?jì)x器無(wú)法感受到它的存在。

　　四、寬帶太赫茲通信用超材料

　　2014年，美國能源部Ames實(shí)驗室驗證了采用超材料可產(chǎn)生寬頻帶太赫茲（THz）電磁波。THz電磁波位于電波（如微波和無(wú)線(xiàn)電波）和光波（如紅外和紫外波）之間的中間頻帶。此發(fā)現將有助于開(kāi)發(fā)無(wú)損成像和傳感技術(shù)，使THz速率的信息通信、信息處理和存儲成為可能。