超材料行业现状、产业链、驱动因素及展望

超材料是由人工设计微结构组成的特种复合材料，通过对材料关键物理尺寸的结构设计，赋予其自然界材料不具备的超常物理性质（如负折射率、逆多普勒效应等）。根据功能可分为电磁超材料、声学超材料、热超材料等。

行业市场规模分析

全球市场‌

‌2023年规模‌：全球超材料市场规模为20.93亿美元，其中电磁超材料占比51%，军事与国防应用占62%。

‌增长预测‌：预计2030年市场规模将增至548.6亿美元，年复合增长率达60.3%（2024-2030年），北美市场占据全球43%份额（2024年）。

中国市场‌

‌2023年规模‌：中国超材料市场规模为148.99亿元，同比增长27.6%，其中国防军工领域占比45%。

‌2025年预测‌：市场规模预计突破150亿元，年均增速超20%，军工领域规模将达75亿元（占比50%）。

‌细分领域增长‌：

‌民用航空‌：受益于国产大飞机项目，2025年市场规模预计35亿元。

‌通信领域‌：受5G/6G技术驱动，2025年市场规模有望达25亿元。

行业产业链分析

上游环节

‌上游环节主要包括超材料的研发和设计，以及原材料供应。‌这一环节由研究机构、大学和科研院所负责超材料的研发和设计，同时提供如二氧化硅、金属氧化物、石墨烯、铋锑合金、碲化铋、硒化铋等超材料生产原材料。此外，还包括各种材料加工生产设备，如熔融沉积成型设备和光固化成型设备等‌。

中游环节

‌中游环节主要是超材料的生产。‌这一环节包括各种超材料生产企业，负责将上游提供的原材料加工成超材料产品。中游环节是超材料从研发到应用的中间环节，承担着将科研成果转化为实际产品的任务‌。

下游环节

‌下游环节是超材料的应用领域，主要包括通信、传感、能源、军事等。‌超材料在这些领域的应用广泛，例如在通信中用于信号增强和干扰抑制，在传感中用于高灵敏度检测，在能源中用于高效能量转换，在军事中用于隐身技术等。随着超材料技术的不断成熟和商业化进程的推进，下游应用领域的发展带动了整个行业的市场规模快速增长‌。

行业驱动因素分析

技术创新与商业化‌：高技能研究人员的不断投入使得超材料的合成技术不断进步，产品商业化步伐加快。电磁超材料作为技术相对成熟的细分领域，已有商业化产品和器件问世，进一步推动了市场的扩大‌。

‌下游应用广泛‌：超材料在军事和国防、通信天线、热成像等多个领域的广泛应用，为市场提供了巨大的增长潜力。特别是在尖端装备领域，超材料技术已成为各国研究和应用的热点‌。

‌市场需求增长‌：随着5G通信、卫星通信、雷达通信等应用的不断发展，对超材料的需求不断增加，进一步推动了市场的扩大‌。

‌国家政策支持‌：中国政府在“十四五”发展规划中强调了超材料等新型前沿材料产业的发展，要求加快关键核心技术创新应用，增强要素保障能力，培育壮大产业发展新动能‌。

行业壁垒分析

技术壁垒

超材料技术涉及微纳光刻等复杂工艺，需要高研发投入和技术复杂度。光启技术通过微纳光刻技术实现“人造分子结构”设计，在电磁、声学、力学等领域展现出超越传统材料的性能‌。超材料技术需要突破“微纳光刻”等复杂工艺门槛，具有高研发投入和高技术复杂度特征‌。

专利壁垒

超材料行业的专利申请量呈现上涨态势，显示出行业正处于快速发展阶段。光启技术累计申请超材料专利超过6000项，形成全球专利壁垒，并主导制定了全球首个超材料国家标准《电磁超材料术语》，构建了全球最完整的超材料专利体系‌。

市场壁垒

超材料市场需求驱动增长，全球新一代航空航天装备需求激增。光启技术的超材料产品已覆盖多型尖端装备，成为核心供应商。公司在全国范围内布局生产基地，支持快速响应和大规模生产能力‌。

政策壁垒

国家政策明确支持超材料等“硬科技”代表，鼓励商业航天、北斗应用等新兴产业，为超材料提供政策保障‌。

未来展望分析

超材料因其特殊的电磁性能，在无线电能传输系统中拥有巨大的应用潜力与发展空间。目前超材料朝着低频化、大功率、可调性、多功能以及智能化等迅猛发展。

（1）低频化设计。目前对超材料与超表面介入无线电能传输的研究多聚焦在高频领域（MHz及以上），对低频超材料与超表面作用于无线电能传输系统缺乏相应的理论分析与设计方法。事实上，目前对无线电能传输技术的主流研究频段为低频工程电磁场频段（kHz与低MHz）。因而，对低频超材料与超表面介入无线电能传输系统的研究将极大推动其在电气工程领域的应用。

（2）大功率传输。目前对超材料与超表面介入无线电能传输的研究还处于初级阶段，大多数研究还聚焦于小功率（W级别）应用领域，如照明和便携式电子设备等，在大功率场合下（kW级别）如电动汽车，研究还相对较少。因此，如何对全系统进行优化设计，获得更大的功率是未来研究的热点问题。

（3）强可控可调。以往研究超材料与超表面在调控无线电能传输系统电磁场与电磁波调控方面多依赖有限元仿真软件，单元设计单一、缺乏精准调控。因此，分析研究不同外场影响下超材料效应的演变规律，将促进超材料与超表面在无线电能传输系统中的作用向定量化、可控化发展。

（4）电磁屏蔽作用。目前国内外对超材料与超表面介入无线电能传输系统的研究与综述绝大部分集中在聚焦超材料，主要用于提高无线电能传输系统的传输效率、增大传输距离或提升系统抗偏移性等。然而无线电能传输系统电磁安全问题是无线电能传输技术推广和应用的前提，因此也将成为不可或缺的研究方向。

（5）编码超材料与超表面。未来的超材料与超表面应具有可重构、自组织、可交互能力。编码超材料与超表面是通过对超材料基本单元的相位或者幅度进行二进制状态编码，使其在工作频段内实现多种不同的功能。相较传统的基于等效媒质理论的“模拟超材料”，具有更加简单的设计流程和表征方式。因此，编码超材料应用在无线电能传输系统中将成为未来研究热点。