电磁超材料发展趋势及机遇-sbobet利记官网

自2023年超材料被正式列入《前沿材料产业化重点发展指导目录》以来，我国在超材料领域的研发力度和产业化步伐不断加快。本文重点分析了电磁超材料的产业化应用现状与发展趋势，系统梳理了国内外科研院所、龙头企业以及中央企业在细分领域的技术布局情况，并提出了相关建议。

一、超材料分类及技术发展趋势

超材料是特种复合材料或结构，通过对材料关键物理尺寸进行有序结构设计，使其获得常规材料所不具备的超常物理性质。与传统材料相比，超材料人工设计微观结构单元，其电磁特性可以操控，在材料层面进行电磁波幅度、相位、极化等特性的动态调整，从而实现传统材料无法达到的左手特性、完美透镜效应等，在航天、光学、通信等领域受到广泛重视。根据功能不同，目前超材料可大致分为电磁超材料、力学超材料、声学超材料、热学超材料和量子超材料等。

超材料通过材料结构的创新设计，实现全新的物理性能，产生具有军用、民用价值的新技术和新材料。这些进展不仅推动了新兴产业的发展，还有望提升传统材料的性能，突破稀缺资源限制，实现传统材料产业的技术升级和结构调整。从国内外研究进展来看，超材料已实现从理论探索到实验室成果的重大飞跃，相关科研人员正致力于开发物理性能更好、具备可编程特性且能够量产的新一代超材料。总体来看，超材料产业正朝着智能化和规模化方向快速发展。其中，电磁超材料在研究关注度、应用场景和产业成熟度等方面均居领先地位。

二、电磁超材料重点应用、央企布局及面临的挑战

（一）重点应用

1.航天领域：电磁超材料具备优秀吸波或透波能力，国内尚无企业实现规模化生产

电磁超材料可通过人工调控材料参数，提高材料对电磁波的操控能力，具备优秀的吸波或透波能力，在航天领域有广泛的应用前景，尤其在以隐身功能为代表的电子对抗方向已有较多应用。

全球多家公司及实验室针对航天领域推出了电磁超材料重点产品。国外企业有波音、雷神、洛克希德马丁、西门子、bae系统、meta material、echodyne等，部分产品已应用于f-22、苏-57等尖端军用航天设备。国内具备相关技术研发和产业化能力的企业较少，其中国内头部企业光启技术已上市，产能处于爬坡期，公开报道称，其技术实力已初步跻身全球前五之列。除光启技术外，现阶段我国航天领域超材料主要由超材料国家重点实验室供应，该实验室由光启技术及各大高校提供sbobet利记官网的技术支持，其产品已应用于我国新型歼-20战斗机，具备宽频隐形、抗热抗冻等良好性能。总体来看，航天领域电磁超材料国内前沿研究及产业化进度稍逊国外，但差距正逐步缩小。

2.光学领域：超透镜较普通镜片成像效果好，国内公司核心产品处于送样阶段

电磁超材料可通过人工调控材料参数，突破自然材料在非线性光学效应方面的限制，其特殊二维形式超透镜较传统材料更轻、更薄，可用于替换手机、相机、ar/vr等设备的传统镜头模组，同时具备突破衍射极限的潜力，在消费电子、显微成像等方面具有较好的应用前景。

全球科技和消费电子龙头企业均积极布局超透镜领域，如苹果、三星、索尼、佳能、意法半导体、lg、华为等知名公司陆续公开多项超透镜研究专利，超透镜产品也陆续登陆各大展会。此外，大量初创公司也纷纷入场，其中，国外初创公司主要有metalenz、lumotive、alpha cen、nil technology、imagia、nilt和myrias optics等，国内初创公司主要有迈塔兰斯、山河光电、纳境科技、与光科技、中科宇创、亮亮视野、和光微、比邻星光等。其中，metalenz与三星、意法半导体等公司合作发布了部分产品，目前尚未有量产信息，国内企业迈塔兰斯的核心产品也在导入阶段。总体来看，光学领域电磁超材料国内外前沿研究及产业化进度基本趋同。

3.通信领域：可重构智能超表面（ris）为6g基础设施重要组成部分，国内公司已完成初步试点

与航天领域超材料应用原理类似，电磁超材料可通过人工调控材料参数，使材料具备优秀吸收或透射信号的能力，典型产品包括可重构智能超表面（ris）、超材料天线等，具备低功耗、易部署等优势，在5g和未来6g领域具有重要应用价值。

全球多家机构正积极推动ris技术的验证及相关试点工作。东南大学、清华大学、北京大学、西安电子科技大学、香港中文大学（深圳）和美国麻省理工学院等多家国内外院校已完成ris原型机搭建，验证其在通信、感知与计算等领域的实际效果。其中，以东南大学崔铁军院士为核心的研究团队在该领域处于全球领先地位。此外，日本ntt docomo、英国电信等多家运营商，以及华为、中兴通讯等设备制造商已完成现网实测，确认其可显著提升信噪比及其他关键性能指标。其中，中兴通讯已在大连国际会议中心、杭州奥体博览中心主体育场等多场景完成产品试点工作。目前，布局该领域的初创公司数量有限，行晟科技等国内初创企业及greenerwave等国外初创企业仍处于产品迭代期。总体来看，通信领域电磁超材料国内前沿研究及产业化进度均领先于国外。

（二）央企布局

航天领域，布局相关技术的央企包括航天科技、航天科工、中航工业、中电科和中国国新等。其中，航天科技在第二届全国先进技术成果转化大会上公布了空间高性能纳米热控薄膜技术，通过电磁超材料增强物体表面辐射散热能力，相较传统材料成本降低80%且散热性能提升50%。中航工业、中电科、国新基金参投的航天科工所属湖南航天等均布局了吸波隐身电磁超材料技术，中航工业还布局了温感变色电磁超材料等相关技术。

光学领域，布局相关技术的央企包括中国兵装下属子公司中光学集团等。中光学集团已成立功能薄膜微纳超构表面技术创新中心，重点研发超透镜相关技术。

通信领域，布局相关技术的央企包括中国联通、中国移动、中国电信、航天科工和中国国新等。通信运营类央企中，中国联通已公开成果相对较多，牵头完成5g-a智能超表面外场、基站和ris协同动态波束调控、多终端智能调度等系列技术验证，推动6g潜在关键技术在5g-a阶段的应用示范，联合127家产学研用单位成立智能超表面技术联盟（rista）。其他央企中，国新基金参投的亚太星通也在探索ris技术在辅助卫星通信中的应用。

（三）面临挑战

一是相关基础研究及前沿研究进展缓慢，产业链配套相关技术尚未成熟。近年电磁超材料全球范围内基础研究进展涉及的新概念很多，但针对新功能的开拓相对较少。同时，现阶段研究多以原理性探索为主，面向应用的基础研究较少。此外，全球范围内超材料模拟设计技术等产业链配套设施尚未成熟，如模拟仿真技术仅基于简单模型和通用模拟软件，无法满足超材料设计所需的多种服役因素、多场耦合和海量计算等功能需求。以航天领域电磁超材料为例，目前全球范围内在军用隐身方面面临的研究挑战包括宽频多波段隐身能力不足、仿真结果与真实飞行场景不匹配等。对于宽频隐身能力欠缺的问题，当前主要研究方向是智能超材料，其技术原理为通过加入有源元件及传感器，使材料可以针对不同频段电磁波自适应调节，从而解决多波段隐身难的问题。对于仿真数据偏差的问题，清华大学等高校正计划通过建立大型仿真环境等方式改善仿真结果。

二是制备工艺不成熟，尚未实现规模化生产。电磁超材料的制造难点在于大规模微结构制造和小尺度加工精度控制。以光学领域电磁超材料为例，当下全球范围内高精度量产工艺和设备的不足导致众多科研成果未能走出理论研究和实验室的范畴，以超透镜为主的前沿应用产品良率较低且生产成本较高，规模化生产仍面临较大技术困难。未来伴随纳米压印、干涉光刻、树脂固化等技术进步，大尺寸、高性能的超透镜有望实现量产，引领光学产业变革。

三是部分应用与现有场景存在冲突，未来有待进一步优化及协调。部分电磁超材料应用涉及信号的接受与反射，可能对周围环境造成负面影响。以通信领域的电磁超材料为例，目前的ris技术在信号接收和反射上存在局限，可能会加剧同一频段内其他运营商网络的干扰问题。目前全球范围内的解决办法是设计窄带表面单元或增加滤波器，但这些措施只能适当弱化负面影响。在未来ris部署规划中，不仅需要优化相关信道技术，还要进一步协调各运营商的相关诉求。

四是市场认知不足，产业导入时间较长。现阶段科技界、工业界和公众对电磁超材料的应用潜力缺乏全面、深度了解，尚未充分认识电磁超材料的科学意义和应用价值。以光学领域的电磁超材料为例，在对国内部分初创企业的调研中发现，工业检测等细分场景下游厂商对于超透镜缺乏认知，导致企业在初步沟通和交流阶段遇到较大阻碍。此外，电磁超材料产品验证周期较长，企业和国防部门对这一新兴颠覆性技术的应用较为谨慎，导致电磁超材料产品进入供应链的难度系数较大，进而导致难以形成集群发展和规模发展的产业链生态。

三、相关建议

（一）航天领域：重点关注电磁超材料在军用隐身领域的产能爬坡及智能超材料等前沿研究进展

电磁超材料在航天军用隐身领域发展相对较快，目前已有上市公司光启技术处于产能爬坡期，未来智能超材料等先进技术有望进一步改善原有材料在宽带侦察等场景应对能力不足的缺点，可重点关注龙头企业产能爬坡进展及以智能超材料为代表的先进技术研究进展。

（二）光学领域：重点关注超透镜初创公司产品开发、验证及先进制备技术研究进展

国内迈塔兰斯等发展较快的初创公司已处于产业导入期，下一阶段将针对成像质量差、良品率低等问题进行优化，可重点关注超透镜初创公司产品开发、验证及纳米压印、干涉光刻、树脂固化等先进制备技术研究进展。

（三）通信领域：重点关注ris试点情况及新型系统架构、硬件架构等前沿研究进展

中国联通、中兴通讯等公司已就ris技术进行初步试点，未来将持续开发更先进的系统架构及协议，设计更高效的硬件架构，可重点关注ris相关产品试点数据反馈及以新型系统架构、硬件架构为代表的先进技术研究进展。

（国新基金）

免责声明

本文的分析及建议所依据的信息均来源于公开资料，我们对这些信息的准确性和完整性不作任何保证，也不保证所依据的信息和建议不会发生任何变化。我们已力求文章内容的客观、公正，但文中的观点、结论和建议仅供参考，不构成任何投资建议。投资者依据文章提供的信息进行投资所造成的一切后果，概不负责。文章未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制和发布。如引用、刊发，需注明出处为国新资讯，且不得对文章进行有悖原意的引用、删节和修改。