超材料技术：让人类体验造物主的感觉【陈荣专栏-36】
文 / 陈荣，微信号：chenrong671170
很多人或许还记得，《变4》里变形金刚能随意变形的奥秘，是因为它们由一种名为“Transformiun”的变形元素创造而来。
电影中，建能科技公司搞到这种元素后，成功造出了可编程物质，只要设计出模型，就可以随意变成杯子、武器任何东西，之后山寨出来的变形金刚，也是基于这种物质。
我当时看到这段时感觉，这种技术如果真的被人类掌握，那人类简直就成了逆天的造物主。
但科幻毕竟是科幻，尽管可编程物质在多年以前也有人提出过，迄今为止，人类还是没能发明出类似的东西。
不过，一番打听之后，我还是在现实中发现了一些比较接近这种物质的科技，比如今天的主角——超材料技术。
（图1、超材料不是材料，而是一种人造材料的设计方法）
超材料是2000年才被提出来的一种新技术，别看它名字叫超材料，但实际上就像图说中的描述，它并不是一种材料，而是人造材料的设计方法。
怎么理解呢？用科学点话解释，它是通过在材料关键物理尺度上的结构有序设计，突破某些表观自然规律的限制，获得超出自然界原有普通物理特性超常材料的技术。
用人话讲，就有点类似变形金刚的可编程物质，只要设计好想要的东西模型后，就能把原材料变成你想要的具有特殊物理特性的东西。
这里的原材料可以是玻璃，也可以是塑料、金属等现有的任何材料，但无论是哪种原材料，超材料技术都能按照需要，把原材料从原子分子级别-微观结构-物质的过程一步步组合起来。
（图2、超材料技术能够精确控制电磁波的传播特性）
当然，和变形金刚中的可编程物质不太一样，超材料获得的特殊物理特性，不是制造的东西还可以随意拆分组合，而是对电磁特性的逆向设计。也就是说，它可以任意改变新材料的电磁特性。
电磁波和相关技术应用在人类世界中广泛存在，虽然做不到随意变形，但能够改变电磁特性，就已经能对人类世界产生巨大的影响，带来无限的应用空间。
比如我们利用超材料任意控制电磁波的传播方式，可以让电磁波信号汇聚到一点，也可以让电磁波发生旋转，甚至可以让电磁波像流水一样绕过物体，实现科幻电影中的“隐身”功能。
（图3、改变电磁波的方向后，“隐身衣”也不是没有可能）
再举几个具体的应用例子，比如用于接收卫星信号的“大锅”，表面的铁皮如果换成平板薄膜超材料，不仅“大锅”可以变成轻巧的“小平板”，而且可以通过聚拢电磁波让信号更畅通稳定。
再比如无线通信基站中的射频滤波器，用超材料技术来制造，不仅可以大大减小体积，而且可以实现更高的峰值功率。
再比如前面说的能控制电磁波绕过物体的“隐身”功能，如果应用到军事领域，将对现有隐形飞机和雷达产品带来跨越式的技术革新。
（图4、超材料卫星通信产品已经问世）
和所有超前沿科技一样，超材料技术现在面临的一个瓶颈也是产业化的问题，我国的深圳光启高等理工研究院虽然已经建起了生产线，但也还是无法满足未来大规模产业化的市场需求。
当然，还是那句老话，道路是曲折的，前途是光明的。既然已经能看到广阔的应用前景，新技术的发展总会克服这些障碍，更何况是这种能让人类体验当“造物主”感觉的技术。
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