材料技术是社会发展的物质基础和先导，也是一个国家国防力量最重要的物质基础。国防工业往往是新材料技术成果的优先使用者，新材料技术的研究和开发对国防工业和武器装备的发展起着决定性的作用。行业内有着“一代材料，一代装备”的说法。

在军用飞机领域，材料的进步对战机的升级换代起到关键的支撑作用。比如，为达到结构减重、满足高温条件下结构强度要求及实现结构的隐身要求等。结构重量的减少意味着可多带燃油或其他有效载荷，不仅可以增加飞行距离，而且可以提高单位结构重量的效费比。目前，钛合金、复合材料、超高强度钢、高温合金等结构材料以及光电功能材料、贮氢材料、隐身材料等功能材料在航空、航天、船舶、兵器行业得到大量应用，而这些传统高新材料非常依赖各类稀缺资源，因此必须探索创造能超越常规材料物理性质极限的新型材料。

超材料可说是近年来在媒体上出镜率较高的科技界“明星”之一，原因就在于超材料在全球范围内广受重视，世界工业强国大都划拨专项资金，全方位启动了与之密切相关的研究计划。在这些国家科学家锲而不舍和孜孜不倦的努力下，如今超材料的研究和应用都取得了很多重要进展或重大成功，它在航天、通信、电力、制造、建筑、新能源、电子器件、医学治疗、测量成像、国防军事和日常生活等方面的应用已开始走出实验室，不断展现出良好的发展潜力和广阔的应用前景。据此，有专家和媒体表示“超材料有着神奇的特性”，甚至声称“超材料无所不能”，并预测“未来，超材料或将改变世界”。

人们当前发现的超材料所具备的特性有很多，其中对国防军事领域最有吸引力的包括超常电磁、导电、光学、仿生、疏水等别具一格的重要特性。利用具有这些特性的超材料，可以极大地改进武器装备的性能或设计制造出全新的武器装备，为提高部队的作战能力和打赢现代化战争奠定物质基础。

1. 超材料不反射电磁波，能实现隐身隐形

传统常规材料构成的物体，会把照射到其上的绝大部分电磁波反射回去，被雷达、光电等探测装备捕获，或被人的裸眼觉察到，所以无法做到隐身隐形。但超材料通过细微的几何单元构形和排列，让电磁波的折射率被人为控制，使照射到物体表面的微波、红外和光波等特定频率的电磁波弯曲后“绕道”而行，或者像流水一样自如地滑过物体表面前行，不再发生电磁波的反射现象，从而无法被探测到或看到。这与现在主要采用隐身外形设计和隐身涂层的方法，通过散射和吸收电磁波实现隐身的作用机理截然不同。所以，超材料隐身隐形具有颠覆性的影响，能为作战平台和武器装备制成隐身蒙皮，在不改变它们外形特征和不影响它们动力学特性的情况下，使它们具备雷达和红外隐身性能，甚至能对超材料同时通过结构的叠加设计，制成科幻电影中超人用的隐身斗篷，让披挂上它的士兵既能对光波隐形，又能对特定频率的声音隐声，在战场上达到古往今来人们一直苦苦修炼的“来无形、去无踪”的效果。

2. 超材料电磁波反射强烈，能实现“显身”

电子战中，在对抗敌方雷达探测时，经常要采用电子欺骗，这其中有一种手段要用到由三块相互垂直的金属平板制成的角反射器，它放到目标周边适宜的地点，就能以较大的散射截面对入射电磁波进行强烈的反射，以此形成功能性假目标并产生“显身”效应，目的是隐真示假，迷惑和诱骗敌方的雷达，掩护真目标。但传统材料构成的角反射器，金属板较厚、重量也很重。而更大的缺陷是，它对不同工作频率的雷达波反射的强弱不一样，带来实际应用上的局限性，有时难以发挥出欺骗效果。其实，按照入射波的频率大小对单元结构进行周期性地排列，能复合成一种厚度很薄、强度很高、反射能力更好，并对特定频段内的电磁波都有很好反射作用的超材料。用这种超材料制作角反射器，不但整体重量轻，便于携带、布设和撤收，对雷达波反射更强；更绝的是，它对不同频率的雷达波的散射截面都基本相同，从而能有效对抗不同频率的雷达或探测能力更强的变频雷达，更好地实施电子欺骗。

3. 超材料聚束好，能实现电磁波方向可控

雷达和通信等军用电子系统及正在实用化的微波武器系统的天线，为保持高的强度、强的耐腐性、好的方向性，当用传统的常规材料制造时，总体上说难以克服厚度大、重量重、口径宽等缺陷。但用超材料制作，因为它经过了细致入微的结构和电磁参数设计，能大大降低材料的质量密度，提高其柔韧性及强度和抗腐蚀能力，并可在很大程度上控制或操纵电磁波和声波的传输过程，所以由超材料构造的天线，不仅重量轻、厚度薄、强度高、抗腐蚀，可省去外部起保护作用的天线罩，而且天线的聚束能力强、工作频带宽、信号损失少、环境适应性好、口径可制作得更小，并拥有可控的电磁波方向和很强的目标追踪能力，信号发射和接收效能都很高，且其良好的柔韧性能实现与载体弯曲表面的有机融合或共形设计，进而增强系统的隐蔽性，并有利于对天线的拼装和折叠，便于部队作战时的携带、架设和撤收，提高作战的机动能力。

4. 超材料导电率极高，能实现工作时不发热

用硅和锗等半导体材料制作的晶体管、集成电路和芯片等电子器件，受导电率的制约，工作时都要发出很多热量，特别是在长时间或保持高性能运行时。这一方面白白耗费了能量，降低了器件性能的发挥，另一方面还必须用风扇和散热器等附属设施进行降温散热，以维持电子电气设备性能、避免引发故障，这势必增大了电子电气设备的重量和体积，增加了成本。而超材料却不同，它能像石墨烯材料一样，被用人工方式构造成单原子层，不过其原子为其他（如锡）原子而非碳原子，因此能产生石墨烯都无法达到的导电水平——室温下100%的导电率（即零电阻率），从而对电子器件带来革命性的影响。这就是说，用超材料为基材制作的电子器件，能具备超常的导电特性，工作时不再会带来发热现象，所以当被用于雷达、通信等军用电子设备和武器装备中，能极大降低它们的重量和体积、降低成本，同时提高可靠性，增强性能，延长工作时间。

5. 超材料光学性能奇异，能实现平面聚焦

传统的照相机、摄像机等光电成像设备，最关键的部分就是光学镜头，它往往是由一组不同厚度和高抛光面的玻璃透镜构成。当物体的反射光穿过光学镜头时，利用光的折射现象把光聚焦到一点后就能对物体成像。光学镜头在成像设备中，首先是体积和重量很大，其次因为通光量有限存在像差，降低了对物体的成像质量。如果采用对微观单元重组和排列的方式，按照光波的传输要求对材料进行特殊设计，就能构造出由不同化合物嵌套的、具备神异光学特性的超材料，进而制造出所谓的平面透镜，它能利用二维平面、以非常规的方式聚焦光线对物体成像。超材料的平面透镜成像时，不需要镜头或配套的任何移动零部件，且基本无需考虑通光量问题，因而不会出现像差。由此构成侦察卫星的光学成像系统，不但结构简单、重量轻、体积小、可靠性高，便于卫星携载和火箭发射，明显提升卫星的隐蔽性，增加卫星生存能力，延长卫星寿命，而且卫星在侦察时光波传输能力强，对地面目标成像效果优异。

6. 超材料具备仿生特性，能实现伤口自愈合

众所周知，人类和动物包括植物受伤后，都能在一定程度上自体疗伤、快速自动愈合伤口，表现出强大的自修复和自愈合能力，但很多其他物体（特别是非生物的）却没有这种能力。利用材料复合技术，通过内嵌和结构编码或重组，可以制造出具备不可思议的自愈合能力的超材料，它能模仿动物或植物的体内渗液修复方式，自动愈合伤口。由此，就能把这种具备仿生能力的超材料，作为坦克、战机、舰艇等作战平台或武器装备的基本构材。这样的超材料不但拥有作战平台或武器装备所要求的所有特性，而且能在表面出现破损或受到战伤时，利用内嵌的“血管系统”，渗出一种特殊修复液体——也可是另一种超材料，填充、覆盖裂缝或损伤部位并快速抹平和凝固，实时完成伤口的自修复和自愈合，真正实现军队长期追寻的、作战平台和武器装备在战时“轻伤不下火线”的目标，让它们有必要的完好率，能连续作战并完成作战任务。

7. 超材料拥有疏水特性，能实现防水抗腐蚀

普通的材料，如木板、塑料和金属等，甚至表面光泽平滑陶瓷和玻璃，浸入水中拿出后不可能一点水都不沾。但构造成微纳米结构表面，对表面粗糙度进行人工设计和搭配，并用专门溶液浸泡处理后得到的超材料，从水中取出却能像荷花一样“出污泥而不染”，不但不会带出任何水珠，表面仍然十分干爽，说明超材料产生了很好的疏水特性。想想看，把这种超材料用于舰艇或水中武器的外表面，可在表面形成一层空气垫，改变舰艇、水中武器与水的接触状态，使它们在水上航行或水下潜行时所受阻力更小，极大地提高它们的航速或攻击速度。同时，再结合超材料所具备的良好的疏水特性，还能抵抗高盐分雨水、海水和雾气及微生物的侵蚀，增强不得不长期浸入水中的舰艇的抗腐蚀和防锈能力，降低舰艇的维护保养难度和费用，延长舰艇的使用寿命，让舰艇长久保有“金刚不烂”之身。