超材料是具有人工設(shè)計的結(jié)構(gòu)并呈現(xiàn)出天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復合結(jié)構(gòu)或復合材料。典型的超材料有：“左手材料”、光子晶體、“超磁性材料”等。

通俗地說，通過超材料技術(shù)，我們將能夠擺脫來自自然界原材料的束縛，按我們自己的需求進行材料定制設(shè)計和制造。

直到2001年，超材料才成為一門獨立的學科。無疑，這是一項非常前沿，將改變材料科學及其各領(lǐng)域應用的技術(shù)。

超材料可以實現(xiàn)很多不可思議的用途，從軍事到工業(yè)，再到生活消費等各個領(lǐng)域，超材料都將產(chǎn)生顛覆式的應用。例如，早在2006年，英美兩國科學家就使用超材料實現(xiàn)了“隱身斗篷”的功能。

據(jù)Stratistics MRC預測,到2022年，全球超材料市場規(guī)模將達到26.3億美元，2016-2022年間的復合增長率為23.2%。

目前，眾多發(fā)達國家都在加大超材料技術(shù)的研發(fā)，美國國防部將其列為“六大顛覆性基礎(chǔ)研究領(lǐng)域”之一，2010年《科學》雜志將超材料列入本世紀前十年10項重要科學進展之一。

中國也高度重視超材料技術(shù)的發(fā)展，曾在863計劃、973計劃、國家自然科學基金、新材料重大專項等項目中對超材料研究予以立項支持。在2017年發(fā)布的《“十三五”材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項規(guī)劃》中，對超材料也進行了重點規(guī)劃。

2017年9月初，科技部８６３計劃新材料技術(shù)領(lǐng)域辦公室對“超材料及其相關(guān)器件關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)”主題項目進行了驗收。這表明中國在超材料研究的理論水平和技術(shù)支撐水平方面也有了大幅度提升。

作為國內(nèi)超材料領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，深圳光啟公司在2009年已首次實現(xiàn)寬頻帶超材料隱身衣的設(shè)計與制備，在2012年建設(shè)了全球首條高精度超材料精試線。同時，公司在超材料領(lǐng)域的專利已占到全世界該領(lǐng)域過去10年申請總量的86%。

那么，作為一項不斷升溫的技術(shù)，目前國外創(chuàng)業(yè)公司在超材料領(lǐng)域的研發(fā)與應用有什么新的進展？

以下這9家公司正在研發(fā)超材料技術(shù)，推動其在衛(wèi)星通訊、安全檢測、無線充電、聲波塑造、集成電路檢測等領(lǐng)域的應用，并獲得了眾多風險資本的關(guān)注，而前四家美國科技公司都獲得了比爾·蓋茨的投資。

1.衛(wèi)星通信平板天線制造商Kymeta

美國公司Kymeta成立于2012年，開發(fā)基于軟件和超材料的電子波束成型的下一代衛(wèi)星通信天線。

相比傳統(tǒng)材料，由于采用超材料，公司開發(fā)的mTenna天線更輕薄，功率更低，且價格更低，只需將天線安裝在交通工具上，便能通過衛(wèi)星搭建起寬帶網(wǎng)絡(luò)。

Kymeta mTenna天線采用類似液晶顯示器生產(chǎn)技術(shù)制造，操作簡單，沒有任何活動部件，該天線能夠自動校準，在行駛過程中調(diào)整對電磁波的接收。

今年3月，Kymeta KyWay衛(wèi)星終端已獲得Intelsat、Telesat、SES和HISPASAT等衛(wèi)星運營商的認證，為汽車、火車、公共汽車、卡車、船只等交通工具提供移動通信服務。

今年上半年，公司和微軟達成合作，開發(fā)能夠持續(xù)上網(wǎng)的多功能車輛，為警方、消防隊和救災團隊提供數(shù)據(jù)服務。

公司成立初期，就獲得了比爾·蓋茨的投資。2017年4月，公司獲得Intelsat的7360萬美元投資，累計融資2.176億美元。

2.安全技術(shù)公司Evolv Technology

美國公司Evolv Technology成立于2013年，公司的超材料產(chǎn)品主要是面向下一代毫米波安全成像系統(tǒng)，公司開發(fā)的新型毫米波掃描儀比傳統(tǒng)掃描儀速度更快、價格更便宜。

公司基于機器視覺和機器學習技術(shù)的安檢平臺，可以實現(xiàn)對槍支、刀具、爆炸物等危險品進行快速掃描，而行人在通過安檢門時，也無需停下或降低行走速度。

另外，安檢系統(tǒng)還會通過攝像頭對通過的行人進行面部識別，并與數(shù)據(jù)庫進行對比，以實時鑒別和發(fā)現(xiàn)可疑人物。

公司的超材料掃描技術(shù)還可用于醫(yī)學診斷，比B超、X光和MRI更快。在未來，該項技術(shù)還將有望用于車輛、墻體內(nèi)部缺陷的探測。

比爾·蓋茨也投資了該公司。2017年3月，公司完成1800萬美元B輪融資，累計融資2980萬美元。

3.小型雷達研發(fā)商Echodyne

美國公司Echodyne成立于2014年，主要開發(fā)基于超材料的小型雷達裝置。由于采用超材料，公司的雷達體積更小，強度更高，能耗也更低。

公司開發(fā)的智能手機大小的雷達系統(tǒng)可以追蹤距離最遠2英里的小型賽斯納飛機，距離750米的無人機以及200米處的手掌大小的無人機。

除飛行物體外，雷達還可以同時探測地面物體，車輛距離為2英里，行人距離近1英里。目前公司產(chǎn)品已經(jīng)應用在美國國土安全部的巡邏無人機上。

公司也正在開發(fā)可用于汽車的雷達系統(tǒng)，以期取代當前很多自動駕駛原型車所使用的短距探測和測距防撞技術(shù)。

公司成立初期，也獲得了比爾·蓋茨的投資。2017年5月，完成New Enterprise Associates領(lǐng)投的2900萬美元B輪融資，累計融資4400萬美元。

4.通訊技術(shù)研發(fā)商Pivotal Commware

美國公司Pivotal Commware成立于2016年，公司開發(fā)了“全息波束成形（HBF）”技術(shù)。得益于超材料的應用，基于軟件的控制系統(tǒng)可以移動平板天線的焦點，而無需改變天線的方向。

公司的全息波束成形（HBF）使無線服務提供商能夠在給定的空間區(qū)域內(nèi)連續(xù)重復使用相同的頻譜帶，可讓用戶與船舶、飛機、火車和聯(lián)網(wǎng)汽車等移動目標的通信更加容易，并且比目前市場中常用的通訊解決方案要便宜50倍。

2017年6月，公司獲得了比爾·蓋茨的1700萬美元投資。

5.無線充電設(shè)備研發(fā)商Metaboards

英國公司Metaboards成立于2016年，致力于使用超材料打造更好的無線充電解決方案。

據(jù)介紹，該公司的無線充電技術(shù)具有更好的垂直穿透能力，可以同時在同一個平面上，為平板電腦、手機等多個電子設(shè)備充電，而無需多個電源。

2018年6月，公司獲得由Oxford Sciences Innovation領(lǐng)投的500萬美元A輪融資。

6.智能雷達公司Metawave

來自硅谷的Metawave成立于2017年。公司開發(fā)了一款人工智能和超材料相結(jié)合的雷達系統(tǒng)，主要面向自動駕駛領(lǐng)域。

公司的主要產(chǎn)品為毫米波雷達WARLORD，其頻段在76-81GHz。WARLORD采用了自適應超材料天線，能發(fā)射可操控的高度定向的電磁波束，以探測目標物體的位置、速度，且不易受惡劣天氣以及環(huán)境的影響。

雷達內(nèi)置了公司自主研發(fā)的AI引擎，通過傳感器識別由物體微動產(chǎn)生的多普勒特征，對汽車、行人、自行車、路人及遠處物體進行分類和追蹤，并分析潛在危險。

2018年5月，公司獲得現(xiàn)代、豐田和Denso等公司的1000萬美元融資，已累計融資1700萬美元。

7. 智能材料和光電產(chǎn)品公司MTI

加拿大公司Metamaterial Technologies Inc.（簡稱“MTI”）成立于2013年，主要從事智能材料和光子研究，特別是超材料、納米制作和計算電磁學。

MTI的超材料技術(shù)在醫(yī)療保健、航空航天、國防及能源市場都有很好的應用。

公司開發(fā)的納米材料NanoWeb是一種透明的導電膜，由一個輕量化連續(xù)金屬絲網(wǎng)的納米結(jié)構(gòu)薄金屬層制成，傳導性和透光性能出色。據(jù)MTI表示，NanoWeb可以在任何玻璃或塑料表面制作，可使用銀、鋁、鉑、銅和鎳等多種金屬。

公司開發(fā)的光學濾波器metaAIR由納米聚合材料制成，可以與入射光相互作用，阻擋和偏轉(zhuǎn)入射光，可用在各種玻璃表面，提供激光眩光保護，有效保護飛機飛行員的視力。

MTI還與洛克希德·馬丁公司合作開發(fā)飛機“超太陽能”（metaSOLAR）產(chǎn)品，通過向航空航天與防務工業(yè)提供先進的光伏技術(shù)進入太陽能動力市場。

2017年10月，公司獲得由Sustainable Development Technology Canada投資的540萬美元融資，累計融資1790萬美元。

8.聲學超材料公司Metasonics

英國公司Metasonics成立于2018年，是一家開發(fā)下一代可定制，可擴展的聲學超材料的公司。

公司推出的基于超材料的實時動態(tài)聲波塑造技術(shù)，可以無縫地調(diào)整聲波的方向和功率，從而實現(xiàn)聲音控制，同時可以使定向音頻設(shè)備更小更靈活。

在今年美國舉辦的2018年國際消費電子展上，公司首次公開展示了聲音“隱形窗”，可用于定向消除交通或建筑施工的各種噪音，也可以用于夜間戶外娛樂場所的噪音污染治理。

該公司的技術(shù)還有多種用途，如在汽車音響系統(tǒng)中，可以讓每位乘客收聽到不同的音樂；在商店中，可以針對每個顧客發(fā)送不同的商業(yè)促銷信息。

9.太赫茲技術(shù)開發(fā)商TeraView

英國創(chuàng)業(yè)公司TeraView成立于2001年，是世界上第一家致力于太赫茲光成像和光譜學應用的公司。

公司的太赫茲技術(shù)主要面向研究型實驗室和全球性的生產(chǎn)設(shè)施部門，可應用于制藥、汽車、半導體封裝等領(lǐng)域，可大幅縮短檢測時間。

據(jù)稱，在IC封裝方面，使用傳統(tǒng)的區(qū)域檢測方法需要7-10天，而使用該公司的太赫茲技術(shù)1天以內(nèi)即可完成，同時能大幅降低因檢測對IC封裝造成的破壞。

公司的太赫茲技術(shù)還可用于武器及爆炸物的檢測、藥品質(zhì)量的監(jiān)測、汽車及相關(guān)領(lǐng)域中涂層表面的檢測以及癌癥檢測的醫(yī)學成像等。

2015年10月，公司獲得三星投資的1000萬美元，累計融資1550萬美元。