中國(guó)研究火熱，美國(guó)應(yīng)用巨大

超材料的出現(xiàn)始于21世紀(jì)的物理學(xué)領(lǐng)域，由前蘇聯(lián)理論物理學(xué)家Veselago在1968年最先提出。超材料起初被稱為左手材料(LHM)或負(fù)折射材料(NIM)，目前則指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料。

超材料突破了傳統(tǒng)的材料設(shè)計(jì)思想，直接通過(guò)材料物理尺度上的有序結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)獲得等效的表觀性能，而這些性能往往是傳統(tǒng)材料望塵莫及的，如左手特性、逆Doppler效應(yīng)、逆Snell效應(yīng)、逆Cherenkov效應(yīng)、完美透鏡效應(yīng)等。

在這些基礎(chǔ)上，超材料還呈現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。例如，左手材料可用于制造高指向性天線、反向波天線，用于微帶天線抑制天線邊沿輻射，用于天線罩利于天線輻射波束的匯聚，還可用于移相器和濾波器的設(shè)計(jì)。

超材料優(yōu)異的特性以及革命性應(yīng)用前景，吸引了美國(guó)、中國(guó)、歐洲、俄羅斯、日本等國(guó)家政府以及波音、雷神等機(jī)構(gòu)的強(qiáng)力關(guān)注。超材料已成為全球最熱門(mén)、最受矚目的前沿高技術(shù)之一，相關(guān)研究已涉及超材料基本原理和特性、超材料實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、超材料設(shè)計(jì)、超材料加工制造和超材料的應(yīng)用。

目前，全球超材料技術(shù)主要集中于中國(guó)、美國(guó)、日本、韓國(guó)、英國(guó)、德國(guó)。其中，全球擁有超材料技術(shù)專利最多的國(guó)家是中國(guó)，共擁有4718件專利。其次為美國(guó)，擁有3210件超材料技術(shù)專利，此后為分別擁有3017件和1077件專利的日本與韓國(guó)。

具體來(lái)看，我國(guó)超材料技術(shù)研發(fā)較晚，但在國(guó)家大力支持以及各方的努力下，2011年專利數(shù)量實(shí)現(xiàn)了一次巨大的飛躍，令我國(guó)超材料的研究走在世界前列。根據(jù)SooPAT數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年，我國(guó)超材料相關(guān)專利申請(qǐng)量約為270件，維持較高熱度。

美國(guó)超材料研究起步最早，1972年，美國(guó)最先申請(qǐng)了頻率選擇表面超材料技術(shù)專利。目前，美國(guó)擁有超材料專利的研究機(jī)構(gòu)主要為麻省理工學(xué)院、惠普公司、加利福尼亞大學(xué)、康寧公司、SEARETE公司、雷錫恩公司等。

日本對(duì)于超材料的研究也較早，專利最早申請(qǐng)于1980年。目前，日本超材料專利主要集中于三菱公司、佳能公司、富士公司、日立公司、理光株式會(huì)社、奧林巴斯、住友電子、尼康公司、DOKURITS公司、索尼公司等。

韓國(guó)自1993年開(kāi)始超材料技術(shù)專利申請(qǐng)，在2010年達(dá)到頂峰，韓國(guó)超材料專利申請(qǐng)趨勢(shì)早期與中國(guó)相近，但是并未出現(xiàn)2011年的飛躍。此外，三星公司、LG電子擁有著絕大部分超材料專利。

具體應(yīng)用方面，全球超材料主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，超材料在武器裝備隱身中的應(yīng)用最受關(guān)注。全球超材料在武器裝備隱身技術(shù)中的應(yīng)用仍以美國(guó)為主。美國(guó)對(duì)超材料隱身技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展不但提供了政策上的支持，還與國(guó)內(nèi)民企、科研機(jī)構(gòu)等展開(kāi)合作，甚至直接提供資金自助企業(yè)或者機(jī)構(gòu)的隱身超材料的研發(fā)活動(dòng)。正因此，美國(guó)是目前世界上超材料隱身技術(shù)研究與發(fā)展應(yīng)用最大的國(guó)家。

其次是日本以及歐洲地區(qū)，日本超材料隱身技術(shù)僅次于美國(guó)；歐洲地區(qū)則以俄羅斯、英國(guó)以及德國(guó)等在軍事裝備技術(shù)發(fā)展較為先進(jìn)的地區(qū)在超材料隱身技術(shù)方面具有較大的發(fā)展。

應(yīng)用前景廣闊，潛在規(guī)模巨大

綜合上述分析可知，全球超材料產(chǎn)業(yè)化較早的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在軍事領(lǐng)域，自20世紀(jì)80年代以來(lái)，美國(guó)、歐盟以及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家積極研發(fā)隱身超材料以提升作戰(zhàn)能力，同時(shí)也帶動(dòng)了超材料在武器裝備隱身領(lǐng)域中的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化發(fā)展步伐以及市場(chǎng)規(guī)模。

根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院測(cè)算，2017年，全球超材料在武器裝備隱身技術(shù)中的應(yīng)用規(guī)模在1.3億美元左右。隨著各國(guó)研發(fā)投入加大，到2025年，全球超材料在武器裝備隱身技術(shù)中的應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到11.7億美元左右。

以上數(shù)據(jù)及分析來(lái)源參考前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國(guó)復(fù)合材料行業(yè)發(fā)展前景預(yù)測(cè)與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》。