据英国《自然》杂志网站近日报道，近几年，“超材料”逐渐成为科学家们争相研究的前沿领域。他们表示，经过工程学方法处理的具有新奇光学属性的“超材料”在不久的将来，会揭开自己“神秘面纱”，从实验室大步迈入市场。
“超材料”：生活中不可或缺
如果汤姆·德里斯科尔从来没有听说过“哈利·波特式的隐身斗篷”这样的词语，他应该会很高兴，但这不可能发生。现在，“哈利·波特式的隐身斗篷”这样的词语已经成为滥觞——当媒体报道“超材料”领域取得的进步时，似乎无法拒绝这一表达的神奇“魔力”，致使这样的词语不定期就会充斥各大媒体与观众见面。
物理学家德里斯科尔在“高智发明公司”工作，主要负责“超材料”的商业化开发和推广工作。
“超材料”是具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料，其能采用天然材料无法做到的方式弯曲、散射或传输电磁波。理论学家们认为，“超材料”能被用来制造各种各样的隐形装置，这些装置就像某些科幻小说中提及的“隐形斗篷”那样，能使物体周围的光等电磁波“绕道而行”，从而使物体变得不可见。
2000年，美国加州大学圣地亚哥分校的物理学家戴维·史密斯和同事首次向公众展示了“超材料”的神奇魔力：他们利用微波技术把一个直径5厘米的铜制小圆筒成功地隐藏起来，尽管史密斯等人对隐形范围只相当于一粒豌豆这一实验结果并不满意，但这仍然是“超材料”史上值得大书特书的时刻。
其实，英国帝国理工学院的约翰·潘德瑞爵士才是“超材料”的发明者。早在上世纪90年代中期，潘德瑞进行的实验就证明，一排细小的铜线和铜环对微波的折射率为负数，而所有天然材料的折射率都为正，并在此基础上提出了负折射理论。潘德瑞认为，人眼之所以能看见物体，是因为光线反射的缘故，而未来纳米技术的发展，使科学家能够研发出一种改变光线方向的材料，这就是“超材料”。
史密斯和潘德瑞的研究结果极大地诱发了科学家们对“超材料”的兴趣，很多“超材料”研究人员希望能让“隐形斗篷”早日成为现实，军方也亟不可待地投入了大笔资金。
不过，迄今为止，研制出的“超材料”的魔力还十分有限：只在单层的二维材料上取得了成功；“负折射”特性也只出现在微波范围。对于波长更短的光，比如人眼适应的可见光，还无能为力。也就是说，这些“超材料”还无法制成在那种人眼前消失的“隐身斗篷”。目前，只是一个鼠标大小的隐形罩，对科学家们来说都是一个比较大的目标，研制出“隐身斗篷”至少需要数十年。
德里斯科尔也补充道，“超材料”领域的研究人员目前仍然面临很多令人望而却步的挑战，其中最突出的是，找到便宜的方法，在纳米尺度下制造出超材料元件并精确地控制其“一举一动”。因此，从现实情况出发，廉价的卫星通讯设备、更纤薄的智能手机以及超快的光学数据处理设备“有望成为超材料发挥最大影响力的地方”。
据悉，首块由“超材料”制成的产品有望于明年面市，这也有望引发连锁反应，让普通消费者在使用“超材料”中受益，比如，在飞机上或从手机那儿获得更快、更便宜的互联网连接。德里斯科尔表示，这样的应用也将有助于由“超材料”制成的产品从“人们生活中的新奇之物”变身为“生活中不可或缺之物”。
“超材料”天线：让飞机与卫星“通话”
今年1月，现在在美国杜克大学工作的史密斯成为高智发明公司“超材料”商业化部门的联合负责人之一。他表示，首款由“超材料”制成的商业化产品最早将于明年上市。
从高智发明公司拆分出来的卫星通信创业公司Kymeta希望向市场上推出一款紧凑型的天线，这或许是首款与“超材料”有关的面向普通消费者的产品。这个相对来说比较廉价的设备会让飞机、火车、轮船、汽车在移动网络鞭长莫及的偏远地方连接卫星宽带上网。
目前，这一天线的技术细节仍是秘密。据悉，这款天线基于“电磁超材料”。这是一类人造材料，能够控制电磁波，使射频信号对准卫星，从而建立持续的宽带连接。
该天线的核心是一块平滑的电路板，其上包含有数千块这种电磁“超材料”元件，每个元件的属性可以被设备内置的软件改变。当天线正确地追踪到卫星时，各个“超材料”元件释放出的波会互相加强并朝卫星所在的方向扩散，其他方向释放出的波则会相互抵消并消失得无影无踪，这就使得不管卫星在天空中的哪个地方，该天线都能追踪到而不必像标准的碟形天线一样总朝一个方向盯着一颗卫星。
该公司表示，与目前广泛使用的卫星天线相比，采用这一技术研制的新“超材料”卫星天线更轻、更薄、更便宜。Kymeta公司已经向投资者和潜在的合作伙伴展示了这一技术，他们也计划对这一技术进行更进一步地研究，在降低成本的同时保持其严苛的性能标准，以满足监管机构的要求。
Kymeta公司表示，这款天线计划于明年推向市场，或许首先会在私人飞机和客机上使用，如果市场反应良好，他们希望将这一技术应用于便携式、能效高的卫星通信产品内，用于营救工作或研究领域。这些产品将广泛应用于航天、交通和海洋等领域，而且，该公司也计划为个人用户开发便携式卫星接入设备。
