隨著傳統(tǒng)材料日漸暴露出在設計思路上的局限性，提高材料綜合性能的難度越來越大，材料的高性能對稀缺資源的依賴程度越來越高，發(fā)展超越常規(guī)材料性能極限的材料設計新思路，成為新材料研發(fā)的重要任務。在此背景下，一個被遺忘數(shù)年的設想重新獲得科學界和材料界的關注，并依此展開研究，近年來取得了不少成就。2010年，美國 《科學》雜志將超材料列為21世紀前10年自然科學領域的10項重大突破之一。

1967年，蘇聯(lián)科學家維克托·韋謝拉戈提出，如果有一種材料同時具有負的介電常數(shù)和負的磁導率，電場矢量、磁場矢量以及波矢之間的關系將不再遵循作為經(jīng)典電磁學基礎的“右手定則”，而呈現(xiàn)出與之相反的“左手關系”。這種物質(zhì)將顛覆光學世界，使光波看起來如同倒流一般，并且在許多方面表現(xiàn)出有違常理的行為，例如光的負折射、“逆行光波”、反常多普勒效應、倏逝波放大、完美透鏡效應以及負切倫科夫輻射等。這種設想在當時一經(jīng)提出，就被科學界認為是“天方夜譚”，由于沒有具體的實驗驗證，之后這一設想就湮沒于質(zhì)疑之聲中。2006年英國帝國理工學院的彭德利設計出了具有零折射率的材料，并制作出了“隱身斗篷”。至此，超材料被真正制造出來。

超材料的誕生，不但引起了軍方的高度重視，而且迅速傳遞到了科技界和產(chǎn)業(yè)界，成為各國追逐的焦點。由此，人們可以在不違背物理學基本規(guī)律的前提下，人工獲得與自然界中的物質(zhì)具有迥然不同的超常物理性質(zhì)的“新物質(zhì)”，用這種“新物質(zhì)”開辟出全新的應用疆界。

由于超材料的材料創(chuàng)新設計思路及其超常的性能，美國、歐盟、日本等發(fā)達國家和地區(qū)均在超材料方面進行了投入。2013年，全球超材料產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模約2.9億美元，據(jù)美國BCC Research公司預測，未來20年其年均復合增長率將超過20%，前景十分廣闊。

我國在超材料領域內(nèi)的研究起步較早，發(fā)展處于國際同步地位。十余年來，通過國家“863”計劃、“973”計劃、國家自然科學基金等科技計劃對超材料給予有力支持?，F(xiàn)階段，清華大學、深圳光啟研究院、哈爾濱工業(yè)大學、西北工業(yè)大學等單位在光子晶體、負介電常數(shù)材料、電流變液軟材料，以及左手超材料等領域已取得明顯成就。部分科研機構也已制造出多項高性能超材料器件和產(chǎn)品。截至2013年，國內(nèi)機構申請超過2 400件超材料領域核心專利，占該領域?qū)＠暾埧偭康?5%，位居世界前列。

我們常說“一代材料，一代裝備”。創(chuàng)新材料的誕生及發(fā)展必將會催生出全新的產(chǎn)業(yè)領域。現(xiàn)階段，我國超材料產(chǎn)業(yè)才剛剛起步，在設計能力、加工制備技術、測試設備及水平等方面還存在相當多的不足，我國的產(chǎn)業(yè)部門也正在積極研究并制定超材料產(chǎn)業(yè)的相關發(fā)展路線。然而，縱觀科技發(fā)展的歷史，有著太多科學技術推動商業(yè)進步，改變認知和生活方式的鮮活故事。誕生不久就受到全世界擁躉的“超級材料”能夠否成為下一個新材料傳奇？不禁令人無限地遐想和期待。