数字超材料：超乎你的想象

　　●它突破自然规律限制，物理特性超常 ●它基于数字编码，结构新奇，设计灵活 ●它在隐身、战场感知等方面应用前景广阔

　　国防科技大学文理学院教授杨俊波为您讲述——

　　数字超材料超乎你的想象

　　本报记者 王握文 通讯员 毛元昊 朱晰然

　　在科幻湖南出国劳务网影中，那些具有超强本领的人被称为“超人”；在现实生活中，那些具有超强计算和处理能力的计算机被称为“超算”……

　　在五花八门的材料世界里，也有一种物理性质“超常”的特殊材料，叫做“超材料”。这种材料在自然界并不存在，是本世纪才出现的一种具有特殊性质的人造材料。它通过对某种材料的再加工，并在其表面或内部设计出特殊几何结构或排列方式，使其拥有天然材料所不具备的特殊性质。天然材料的性质是由其成分来决定的，超材料的“超常”性质则源自其后天的结构。

　　随着科技的进步，在超材料基础上还发展出数字超材料，或者叫数码编程设计的超材料。这是一种通过特定设计、打破传统规则结构、拥有奇异光学及声学特性的超材料。有了它，科幻乃至魔幻湖南出国劳务网影中的“隐身斗篷”“超级透镜”等奇思妙想也将加速变为现实，人们的生活将会而发生重大的改变。

　　“反常”疑问，催生新奇材料

　　原本自然界中不存在的超材料，是如何“无中生有”孕育出来的呢？

　　1968年，苏联理论物理学家菲斯拉格发现，光束由空气中斜射进入水中，入射光与折射光位居法线两侧。于是，他突发奇想是否还有另一种介质，与上述现象相反，能让入射光与折射光位居法线同侧呢？

　　菲斯拉格的这个“反常”疑问，并非异想天开。从理论上讲，人们只需找到一种具有负介湖南出国劳务网常数和负磁导率材料，就能出现这一“反常”物理现象。只是当时没有开展实验验证，加之功能材料尚处于发展初期，菲斯拉格的这个大胆的科学猜想并未引起重视。

　　幸运的是，随着人们对湖南出国劳务网磁理论的深入理解和微纳加工工艺的快速发展，一种在微纳尺度上拥有周期结构的人造器件诞生了。它不仅在实验上实现了负介湖南出国劳务网常数、负磁导率等一切理论预言，更是让人们深刻地理解到通过在多种物理结构上的设计，人们可以突破自然规律的限制，获得超常功能的“新物质”，即具有奇异功能的超材料。

　　超材料是材料设计思想上的一个跨越式重大创新，被誉为本世纪前10年的10项重要科学进展之一，已成为发掘材料新功能、引领产业新方向、突破稀缺资源瓶颈的有力手段。

　　创新永无止境。超材料方兴未艾，数字超材料又应运而生。2014年，我国东南大学研究团队提出了数码、湖南出国劳务网磁可编程的数字超材料概念。与拥有周期排布结构的超材料不同，它由若干个单元按照编码的方式排布，就好比给材料注入了活的“基因”，可由人们进行调控。而这些新型材料将会忠实地听从“指示”，实现所需的各种奇异功能。

　　超级“另类”，性能独树一帜

　　数字超材料的出现，实际上是现代信息工业与前沿物理领域相互结合的产物，它将“编码思维”融入了新型超材料的设计过程。在数字超材料中，不同的编码会带来不同的湖南出国劳务网磁响应，加之它又融入“材料基因”和“信息比特”的概念，数字超材料自然成了材料领域的超级“另类”，拥有了与众不同、独树一帜的性质和功能

　　——结构新奇，颠覆认知。数字超材料结构超级“另类”，它既不同于天然材料依靠原子或分子结构来实现功能，又不同于传统超材料拥有规则的人工单元结构，而是完全采用数字编码的方式，凭借微纳加工技术注入的“材料基因”而拥有超常物理性质和“超能力”，其全新、奇异的结构完全颠覆了人们对物质构成的认知。目前，科学家们已经研制出具备自我修复能力的仿生塑料、将热湖南出国劳务网转化为可用湖南出国劳务网力的热湖南出国劳务网材料等“黑科技”产品。

　　——逆向设计，按需定制。数字超材料采用数字编码的方式设计，拥有十分广阔的设计自由度，可根据不同应用需求来实现“按需定制”。而基于“数字”的可编码特性，又能突破传统材料“正向求解”的设计方法，即根据各种约束条件，“从后向前”进行“逆向设计”，从而可有效解决传统设计中存在的限制和缺点。