超材(cai)料(liao)(liao)（Metamaterial），又稱特異材(cai)料(liao)(liao)，是(shi)21世紀(ji)物(wu)(wu)理(li)學(xue)領(ling)域出現的一個新的學(xue)術(shu)詞(ci)匯(hui)，其(qi)定義是(shi)“具(ju)有(you)天(tian)然材(cai)料(liao)(liao)所不具(ju)備(bei)的超常物(wu)(wu)理(li)性質的人工復合結構或(huo)復合材(cai)料(liao)(liao)”。近些年來，超材(cai)料(liao)(liao)在國際(ji)上(shang)引起越(yue)來越(yue)大的關注，并正在尖(jian)端領(ling)域獲得(de)重要應用。
一、用于平面天線的超材料
2014年，英國(guo)BAE系(xi)統公司和(he)倫敦大學合作，創造了一(yi)種(zhong)制造平(ping)面(mian)天線(xian)透鏡(jing)(jing)的(de)(de)(de)新穎(ying)超(chao)材(cai)料，可使(shi)電(dian)(dian)磁(ci)波通過透鏡(jing)(jing)聚焦(jiao)，從而實現提高天線(xian)增(zeng)益和(he)增(zeng)強(qiang)方向(xiang)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)。這(zhe)一(yi)突(tu)破可能(neng)使(shi)飛機(ji)(ji)、艦艇、無線(xian)電(dian)(dian)和(he)衛星天線(xian)的(de)(de)(de)設計產生(sheng)劃(hua)時代(dai)的(de)(de)(de)變(bian)革。這(zhe)種(zhong)平(ping)面(mian)透鏡(jing)(jing)具(ju)(ju)備曲面(mian)透鏡(jing)(jing)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)磁(ci)屬性(xing)(xing)，同(tong)時保留(liu)同(tong)樣的(de)(de)(de)寬帶(dai)性(xing)(xing)能(neng)。這(zhe)種(zhong)復(fu)合超(chao)材(cai)料透鏡(jing)(jing)能(neng)夠(gou)嵌入飛機(ji)(ji)的(de)(de)(de)蒙皮(pi)中，是(shi)對目(mu)前(qian)的(de)(de)(de)機(ji)(ji)載天線(xian)的(de)(de)(de)一(yi)個重大飛躍。使(shi)用(yong)新型(xing)平(ping)面(mian)天線(xian)技術，可以用(yong)一(yi)個天線(xian)替換過去不同(tong)頻(pin)率(lv)工作的(de)(de)(de)多個天線(xian)。超(chao)材(cai)料天線(xian)具(ju)(ju)有質(zhi)量(liang)低、靈(ling)敏度高和(he)方向(xiang)性(xing)(xing)好(hao)的(de)(de)(de)優點，是(shi)雷達、戰斗(dou)機(ji)(ji)、GPS導航系(xi)統的(de)(de)(de)必備材(cai)料。
二、捕獲微波能量的超材料
2013年，美國(guo)杜克大學設(she)計(ji)了一(yi)種能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)采(cai)(cai)集(ji)(ji)器(qi)，可(ke)(ke)調諧捕(bu)捉到(dao)的(de)微(wei)波信(xin)(xin)號。能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)采(cai)(cai)集(ji)(ji)器(qi)的(de)關鍵在于應用(yong)了超材料，其人工設(she)計(ji)結構(gou)(gou)可(ke)(ke)以捕(bu)捉各種形(xing)式的(de)波能(neng)(neng)(neng)(neng)并調諧為(wei)可(ke)(ke)用(yong)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)，其能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)轉換效率接近(jin)于太陽能(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池。此無(wu)線能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)采(cai)(cai)集(ji)(ji)器(qi)件可(ke)(ke)將(jiang)微(wei)波信(xin)(xin)號轉換為(wei)直流(liu)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓，為(wei)手(shou)機電(dian)(dian)(dian)(dian)池或其他(ta)小型(xing)電(dian)(dian)(dian)(dian)子設(she)備充電(dian)(dian)(dian)(dian)。能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)采(cai)(cai)集(ji)(ji)器(qi)工作原理與將(jiang)光(guang)能(neng)(neng)(neng)(neng)轉換為(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)太陽能(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)(dian)(dian)(dian)池相似(si)。這(zhe)種通用(yong)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)采(cai)(cai)集(ji)(ji)器(qi)可(ke)(ke)以采(cai)(cai)集(ji)(ji)其他(ta)能(neng)(neng)(neng)(neng)源的(de)信(xin)(xin)號，包(bao)括衛星信(xin)(xin)號、聲波信(xin)(xin)號或Wi-Fi信(xin)(xin)號。超材料結構(gou)(gou)電(dian)(dian)(dian)(dian)路還(huan)可(ke)(ke)用(yong)于其他(ta)類(lei)型(xing)的(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)采(cai)(cai)集(ji)(ji)，如振(zhen)動能(neng)(neng)(neng)(neng)和聲能(neng)(neng)(neng)(neng)。這(zhe)種超材料能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)(liang)(liang)采(cai)(cai)集(ji)(ji)器(qi)可(ke)(ke)以制作到(dao)手(shou)機上，在閑置(zhi)時允許手(shou)機無(wu)線充電(dian)(dian)(dian)(dian)。
三、具備隱身功能的超材料
2014年，美國(guo)中佛羅(luo)里達大學(xue)科(ke)學(xue)家創造了被稱為超材(cai)料(liao)的人造納米結構(gou)，可(ke)以使光(guang)彎曲(qu)。在(zai)一個物(wu)(wu)體周(zhou)圍控制(zhi)和彎曲(qu)光(guang)線從(cong)而使肉眼難以看到物(wu)(wu)體。天然材(cai)料(liao)不可(ke)能(neng)將(jiang)光(guang)線彎曲(qu)，這種人造納米結構(gou)超材(cai)料(liao)卻(que)可(ke)以實(shi)現(xian)此功能(neng)，在(zai)3維空間通過(guo)結構(gou)操縱、控制(zhi)電磁響應實(shi)現(xian)對光(guang)的精確控制(zhi)。利用此技術可(ke)以使戰斗機隱身于探測(ce)系統(tong)，不被雷(lei)達發現(xian)。
最近幾年，國際上還開發(fa)出(chu)各種(zhong)各樣(yang)的(de)物理(li)隱形衣。除(chu)了(le)光(guang)學(xue)隱形衣使(shi)對象難(nan)以看到，還開發(fa)出(chu)其他類型隱形衣可以讓熱或聲音不受影響地穿(chuan)過；還報道(dao)開發(fa)出(chu)了(le)一個全新的(de)力學(xue)隱形衣，它使(shi)對象難(nan)以觸(chu)摸到。這種(zhong)隱形衣由聚(ju)合物超材料制成(cheng)，是(shi)一種(zhong)亞微米精度結構(gou)的(de)晶體材料，由針(zhen)形錐體組成(cheng)。對此結構(gou)，手指或測量儀器(qi)無法感(gan)受到它的(de)存在。
四、寬帶太赫茲通信用超材料
2014年，美國能源(yuan)部(bu)Ames實驗(yan)室驗(yan)證了采(cai)用(yong)超材(cai)料可(ke)產生寬頻帶(dai)太赫茲（THz）電磁波(bo)(bo)(bo)。THz電磁波(bo)(bo)(bo)位于(yu)電波(bo)(bo)(bo)（如微波(bo)(bo)(bo)和無(wu)線電波(bo)(bo)(bo)）和光波(bo)(bo)(bo)（如紅外(wai)和紫外(wai)波(bo)(bo)(bo)）之間(jian)的(de)中間(jian)頻帶(dai)。此發現將有助于(yu)開發無(wu)損(sun)成像和傳感技術，使THz速率的(de)信(xin)(xin)息通信(xin)(xin)、信(xin)(xin)息處理和存儲成為可(ke)能。