中科院新出卷对卷打印光学超材料 哈利波特隐身斗篷要实现了

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至2023年末，于科学活动当中，褚君浩院士所作出的隐身斗篷展望，如今迎来了落地方面的进展，中科院化学所新研发而成的卷对卷纳米打印技术登上了《自然》期刊。此项突破致使此前于实验室中停留的前沿控光技术，最终寻觅到了低成本大规模开展生产的可行路径。

光学超材料的专属控光特性

在自然界里的玻璃、钻石这类天然材料，仅仅能够依靠自身本来就有的分子结构，被动地去应对光线所产生的作用，没有办法主动地对光的传播路径作出调整，进而呈现出特殊的效果。以普通用户的视角来看，这项技术革新最直接的影响大概是日常用光体验的全面提升。

经过人工设计得到的光学超材料，彻底摆脱了天然材料的限制范畴，借助精准排列纳米级别的结构单元，能够独自达成光线偏转、聚焦乃至隐身等多项特殊效果，这就等同于人类拥有了可以径直操作光线运行线路的崭新能力。

超材料技术的多元落地场景

制成基于光学超材料的检测芯片，能实现把百纳米级那样程度的病毒直接通过光学进行捕捉，不用借助复杂的电子显微镜设备就可以完成观测呢。这样能够大幅度地降低基层疾病检测的设备门槛，使普通人在自家附近的社区诊所就能够完成高精度的筛查呀。

在除生物医疗领域之外的范畴里，光学超材料将会成为下一代6G通信领域的核心支撑技术，光学超材料还会成为高端光学成像领域的核心支撑技术，并且在新能源材料光吸收率优化等工业场景之中，光学超材料也能够发挥关键作用。现阶段，已有多家国内医疗器材企业纷纷跟随进行相关应用测试。

长期卡脖子的实验室制造瓶颈

在此之前，传统的光刻制备技术主要是依靠半导体芯片的加工工艺，虽然能够达成纳米级精度控制，可是生产效率极其低，并且单平米超材料的成本超过十万元，很难进行推广。这就如同使用绣花针手工绣制作百米壁画一样的情况，耗时又耗材，根本没有办法适配民用市场的需求。

除此以外，传统光刻工艺仅有加工单一尺度微纳结构的能力，没办法同时满足纳米、微米、宏观多个层级的结构设计需求。结构维度存在缺失，致使光学超材料的实际控光效果一直无法达到理想的应用标准。

卷对卷印刷量产核心突破

科研团队来自中科院化学所，他们花费了五年时间，研发出了新型多尺度光子织物结构，把纳米晶格、微米功能单元以及宏观连续薄膜的不同尺度设计，整合到同一个体系当中。整套技术方案达成了多尺度光学结构的协同匹配，光控效果相较于此前实验室样品提高了百分之六十。

科研团队搭建了3.7米长的连续打印设备，该设备依托滚筒输送柔性基材，进而实现全流程自动化生产，其单小时能够产出超过十平米的光学超材料薄膜，并且生产成本相较于传统光刻工艺下降了百分之九十二，相关成果在今年4月22日正式刊发在了国际学术期刊《自然》主刊上。

行业相关的联动趋势解读

国内先前有多家从事柔性显示的企业，始终在致力于攻克可变色智能穿戴设备相关技术，而这项超材料量产技术得以落地，正好填补了核心部件方面的产能空白。近期国内多个地方相继出台了先进材料专项扶持政策，光学超材料已经被归入未来三年重点进行推广的前沿技术目录之中。

我由这条技术突破联想到此前光伏行业异质结电池量产技术的国产化进程，二者先让实验室核心工艺取得突破，接着迅速带动全产业链成本下降。根据行业测算，国内光学超材料的民用市场规模到2028年将突破三百亿元。

不同主体的实际变化影响

平常的消费者而言，往后百元级别的那种超材料病毒检测试纸，还有能自己调节色温的智能防晒服饰，会渐渐地步入日常的生活当中。就连褚君浩院士之前说到的家用隐身斗篷，也存有在十年之内进入大众消费市场的可能性。

对于从事行业的人员以及进行投资的人士而言，当前光学超材料的下游应用领域刚开始起步，核心制备技术在国内实现突破后，会促使将近百家有联系的创新型企业迅速发展壮大。当下已经有超过二十家投资机构设立了专门的超材料产业投资基金。

你最期待光学超材料应用在日常生活的哪个具体场景里？

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