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中国超材料行业发展现状调查、竞争格局分析及未来前景预测报告

内容概要：超材料是一种由人工微结构组成的特种复合材料，通过对材料关键物理尺寸上进行有序结构设计，使其获得常规材料所不具备的超常物理性质。作为材料科学领域前沿方向之一，超材料在过去20年中经历了蓬勃发展。时至今日，超材料已扩展到包括电磁学在内，相关应用成果不断涌现，覆盖光学、力学、热学和声学等多领域的一大类具有超常、高性能的人工材料系统，展现出巨大应用潜力和发展空间。鉴于我国在超材料研发领域的实力，产业链正在逐步完善的趋势以及在应用领域的拓展方面还有较大发展空间的现状，国内超材料行业规模呈现出快速发展态势。数据显示，我国超材料市场规模已从2018年的55.79亿元增长至148.99亿元。此外，根据市场发展预测，2029年国内超材料市场规模有望突破至316.05亿元。

关键词：产业链；发展历程；政策；市场规模；发展前景；光启技术

一、行业概况

超材料是一种由人工微结构组成的特种复合材料，通过对材料关键物理尺寸上进行有序结构设计，使其获得常规材料所不具备的超常物理性质。超材料的应用与原有的材料制备有很大的区别，以往是自然界有什么材料，就能制造出什么物品，而超材料完全是根据需求逆向设计。超材料的超常物理特性主要表现为负介电常数、负磁导率、负折射率、逆多普勒效应等。

根据设计原料的不同，超材料主要可分为电磁超材料、声学超材料、热超材料。通过电磁超材料来应用和控制负折射率就能改变人类看到物体的方式，有望应用于光学领域。通过应用电磁超材料，理论上可以制造出可以看到更小物体的特优透镜（理想透镜）和光学迷彩（隐身衣）。热超材料可以通过对阳光的反射或吸收来降低设备内部的温升，保护电子设备免受剧烈温差的影响。声学超材料除了作为轻量且有效的隔音材料外，还有望提高超声波传感器的设置和运用方式以及医学中超声波检查的灵活性。

与天然材料相比，超材料的优势是可以由人工设计的结构单元制造出来。天然材料来自自然，易于获得却难于设计。超材料正好相反，易于设计，但在很多情况下却难于获得。超材料通常由微米或纳米级的人工结构单元组成，这些单元按照特定的设计规则排列，赋予材料独特的电磁、光学、声学或力学特性。与传统材料相比，超材料由人工设计，从而实现对光波、声波或电磁波的操控，展现出如负折射、完美隐身、超分辨率等奇异现象。

超材料的特殊物理性质是由人工结构决定的，这些特性使超材料能突破一些表观自然规律的限制。超材料可以通过控制电磁波（光、电波）和声波等特定波长波的反射和透射，表现出与自然界中的物质不同的行为。超材料中的左手材料同时具有负介电常数和负磁导率。电磁波在该材料中传播时的电场矢量、磁场矢量以及波矢量之间的关系将不再遵循经典电磁学中的“右手定则”，而呈现出与之相反的“左手关系”，这是材料中电磁波的波动方向和能量传播方向相反，并表现出一系列有违常理的特性，例如光的负折射、反常多普勒效应、倏逝波放大、完美透镜效应，以及反常切连科夫辐射等。

超材料的分类、功能及应用前景

超材料行业产业链上游主要包括由研究机构、大学和科研院主要负责的超材料研发和设计环节，二氧化硅、金属氧化物、石墨烯、铋锑合金、碲化铋、硒化铋等超材料生产原材料供应环节，以及熔融沉积成型设备、光固化成型设备、选择性激光烧结设备、电子束熔化设备、MBE设备等各类材料加工生产设备。产业链中游主要包括超材料的生产与制造企业。这些企业通常具备先进的制备和加工技术，能够将超材料的设计和研发成果转化为实际产品，满足市场需求。产业链下游主要是超材料的应用和市场销售环节。从应用需求方看，超材料被应用于光学、声学、电磁等领域，可满足不同行业的需求，目前已广泛应用于包括通信、传感、能源等多个行业。

超材料行业产业链图谱

相关报告：智研咨询发布的《中国超材料行业市场行情监测及未来趋势研判报告》

二、产业现状

超材料最初被称为左手材料（LHM）或负折射材料（NIM），是由前苏联理论物理学家Veselago在1968年最先提出的。他从Maxwell方程出发，分析了电磁波在拥有负磁导率和负介电常数材料中传播的情况，对电磁波在其中传输时表现出的电磁特性进行了阐述：电磁波在其中传播时，相速和群速的方向相反，E、H、K三矢量之间呈现出左手螺旋法则，与电磁波在传统材料中传播的情况正好相反，他定义该种材料为LHM。当时自然界观察不到这种材料的存在，且存在不可利用性，Veslago所做的工作仅停留在理论假说上。

此后，随着研究的逐渐深入，众多突破性成果不断涌现。1999年，英国帝国理工大学的JohnPendry教授采用由2个开口的薄铜环内外相套而成的微结构胞元，设计出一种具有磁响应的周期结构，即开口谐振环（SplitRingResonator，SRR）结构。2001年，美国加州大学的S