2026年5月15日,在济南举行的全国超材料大会上,光启集团(下称“光启”)创始人、光启技术(002625.SZ)董事长刘若鹏又见到了他曾经的“偶像”——被称为“超材料之父”、多国科学院院士、伦敦帝国理工学院教授John Pendry。
“正像 Pendry先生今天主题报告时空超材料,感觉就像一场时空的穿越。”谈及再聚的体会,刘若鹏如是说道。
超材料是一门新兴科学,美国《科学》杂志将其评为“二十一世纪前十年人类十大科技突破”。超材料的概念最早是由苏联物理学家韦谢拉戈(Veselago)于1968年前提出,奠定超材料理论根基的正是John Pendry在30年前发表的一篇论文。
2002年,正在浙江大学读本科的刘若鹏第一次看到John Pendry的论文,就被超材料的神奇特性深深吸引。20年前,他开始涉足该领域,在结识John Pendry后,在其提出的光学变换的理论架构下,研制出第一款宽频带隐身衣。
如今,二人再次相聚。刘若鹏告诉John Pendry,他所创立的光启跨越了超材料技术从“实验室研究”到“产业化应用”的鸿沟,应用于航空装备、智能汽车、航电系统、无人机等市场领域。在成立至今的十六年时间里,光启累计交付了价值86亿元的超材料产品,预计在今年底将达100亿元。
他预计,随着全球市场应用进入快速增长期,超材料将给世界带来颠覆性巨变。
“天文数字的代价换来不可思议的产品”
超材料,是一种具有特殊性质的人造材料。它颠覆了先有材料再有应用的传统认知,是通过人工设计微观结构,对声、光、力、电磁等进行精准调控,赋予了常规材料所不具备的超常物理性质。比如,尖端装备的电磁调制性能、光学隐身斗篷、5G天线等技术。
“第一次接触超材料,正是2002年在浙江大学竺可桢学院上学时,看到了John Pendry发表的一篇论文。”刘若鹏回忆道,当时他被这门新兴学科所深深吸引。
大学毕业后,刘若鹏赴美国杜克大学电子工程系攻读博士学位,2006年开始正式涉足该领域。2009年,刘若鹏就带领团队把机器学习、蒙特卡罗随机过程等AI算法引入设计,用6000种微结构做出第一款宽频带隐身衣。
“当时在参加国际性学术论坛和会议的时候,大家都在说美国科技如何领先,似乎只有美国能发展超材料……当时我也憋了一口气,凭啥中国在技术上就不能赶超美国?凭啥中国就不能做好超材料?”2010年,刘若鹏选择回国在深圳创业。
可是,作为刚刚毕业的留学生,他面临一系列难题:身无分文,启动资金从何来;面对国内超材料研究几乎空白的状况,技术团队怎样组建;当时超材料在全球只是一门学科,未来产业化方向应向何处……
刘若鹏东拼西凑了20万元作为启动资金,将公司起名为“光启”。这个名字的灵感来源于明代的著名科学家徐光启,他一生致力于科学技术研究,为国家的进步和发展做出了巨大贡献。这也是刘若鹏所期望的,用科技之名,承先贤之志。
创业之路本就艰难,推动一门新兴学科从实验室技术到产业化应用,更是难上加难。没有合适的办公地点,几个人就挤在一辆小破车里办公;没有实验室,就跑到地下车库去做电磁波测试,因为那里没有干扰;没有技术团队,他们就自己设计研究方向、自己做实验、自行搭建设备。他们是科学家,也是工程师,更是实验员,什么都要亲自干。
更痛苦的是,超材料的产业化需要在实验室中来来回回的进行重新认知和自我颠覆。刘若鹏回忆,有一次前期所有的理论研究和实验都已经完成,结果在最后做成型实验时样品爆炸了,不仅实验室遭受重大损失,之前所有的努力前功尽弃,所有的理论设计、实验过程又要全部推翻重来。
类似于这样的经历,刘若鹏已记不得有多少次。
因为超材料属于源头创新,一项前沿技术产业化没有任何参照物,刘若鹏只能自己摸索前行。期间,光启也尝试将超材料应用在不同的行业领域,寻求突破。然而,有些是技术不适合,有些是市场化不行,有些技术理论还没有摸清楚,有些是产业链基础比较薄弱……
“我们遭遇到的瓶颈和挑战,正是超材料最有魅力之所在。超材料产业化需要付出两方面的天文数字的代价:一个是设计,一个是制造,从而换来一个不可思议的产品。”刘若鹏解释道,超材料的设计直接面临的就是反解麦克斯韦方程,对于实际产品来说是不可解的。好在我们在2017年前就引入了Ai算法,让不可解的东西变得可解。同时,超材料的制造是非标的。在交付的所有产品中,超过2万种不同的产品,每一种产品里面还有成千上万个不同的人造微结构设计,自主代码1400多万行、制造大纲(FO)达38亿字。如此规模的定制化设计和制造,正是运用数字化平台、AI算法设计和柔性光刻制造技术,才能把这样一个非标化的高难度技术变成规模化的产业。
经历了无数次失败,终于光启将“超材料”带出实验室,自行摸索出超材料的产业化之路——建立了我国第一条超材料生产线,成为全国唯一实现超材料大规模量产应用的企业。
超材料或将颠覆世界
2020年,光启超材料产品即将批量应用在我国尖端装备之际,却被美国商务部将其与中芯国际、大疆科技等一并列入“实体清单”中,试图限制我国尖端装备和超材料技术的发展。
光启立刻声明称,“(光启)所有标准、专利、技术、工艺、产品均为原创,不受任何外部影响。”
2021年,光启建立的国内最大的超材料智能制造中心正式投产,标志着我国超材料正式进入规模化制造阶段。2022年,光启获得了接近20亿的超材料订单,是我国超材料产业化历史上最大订单。截至2023年,光启技术超材料产品收入五年翻十倍,进入了高速发展期。
随着超材料逐步在我国尖端装备领域的广泛应用,光启开始规划更大的超材料产业布局——赋能先进制造业!
目前,光启已形成了“1+7+N”的重大战略部署。即:以超材料技术为核心,通过构建的七大能力平台,赋能各先进制造业发展。
如今,光启已经在飞机制造、电子装备、舰艇制造、无人机、智能汽车等多个先进制造领域实现产业化、规模化市场应用。
刘若鹏介绍道,AI时代下,越来越多的工业装备产业,包括航空装备,无人装备、海洋装备等,都需要对产品进行极简化、轻量化升级,同时还需要具有诸多特殊功能,比如数据链、传感、探测、通讯等。传统复合材料技术几乎无法完成设计、制造和量产。超材料技术则可在材料微观结构中加载近乎任意设计的技术能力,已成为发展新质生产力的一个必选项。
比如,在蜂群无人机领域,光启结合产业链上下游,打造符合无人机生产特性的端到端管控体系,推动无人机制造效率与性能双提升。目前,光启技术赋能的无人机已经小批量试产并进入“精准对应客户需求”的测试开发阶段,计划2026年正式启动量产。
2026年5月9日,光启方面还注册成立了深圳光启商业航天技术有限公司,注册资本2000万元,以卫星移动通信终端制造、卫星遥感应用系统集成、卫星技术综合应用系统集成等为主业。
刘若鹏表示,光启集团在航空航天领域有诸多的技术积累,已研制出诸多更有性价比、更有竞争力的相关航天材料。随着卫星发射数量的增多,商业卫星、星链卫星需要更低的成本、更高的性能、更轻的重量、更高的智能化或信息化集成,这一领域的客户需求越来越大。所以,企业刚刚组建了专业公司,专门开拓航空航天市场。
根据QYResearch的测算,全球超材料市场规模预计将从2024年的约 21.81亿美元快速增长至2031年预计的110.44亿美元,6年间将实现近5倍扩张。增长动力来自卫星通信终端、毫米波雷达、智能终端光学模组、建筑声学及新型结构材料等多场景综合拉动,标志着行业已经从“概念验证期”迈入“商业化放量期”。
根据科技部火炬高技术产业开发中心统计显示,截至2024年底,中国涉足超材料领域的高新技术企业数量已达287家。在2026年全国超材料大会上,光启集团与众多企业共同倡议建立超材料标准体系。
国家市场监管总局标准创新管理司原司长崔钢认为,没有创新就没有标准,没有标准就形不成产业,标准是科技成果转化为产业的临门一脚,是创新成果从1到N的通行证。一项实验室的技术突破,只有通过明确的定义、技术参数优化、生产过程规范等标准,以及通过一系列实验、认证等活动,才能转化为稳定可靠和批量生产的产品,才能有稳定的市场,真正实现创造经济价值。
被称为“超材料之父”的John Pendry对记者表示,超材料从实验室到产业化,要实现这一目标面临诸多挑战。此刻,在本次会议上,我们看到有3000人正在从事各种不同的研究工作,令人欣慰。尽管超材料许多用途尚不明确,但其中的可能性却是无限的。
刘若鹏说道,回望历史,学科创始人John Pendry爵士30年前实现理论突破,今年又提出了时空双通道理论。超材料历经几十年发展,已成物理学与新质生产力核心支撑。展望未来,未来5—30年时空四维超材料、信息超材料、超智能体等将给世界带来颠覆性巨变。
(作者 种昂)
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