超材料作为颠覆传统认知的人造材料，凭借人工设计的微纳结构实现了非凡性能，从20世纪60年代有理论预言到如今实现了规模化产业应用，超材料在我国迎来了蓬勃发展的黄金时代。
作为我国超材料产业化的领军者，光启技术股份有限公司（以下简称为“光启”）自成立起，在董事长刘若鹏博士的带领下扎根“无人区”，从实验室潜心钻研到引领产业突围，推动超材料实现从“0到1”的突破、从“1到100”的跨越，让这项前沿科技扎根中国大地，赋能航空航天和海洋装备等尖端领域，为国家科技自立自强注入强劲动能。
近日，超材料产业化领军人、光启创始人刘若鹏博士在全国超材料大会的现场接受专访，分享了关于超材料的奥秘、回国创业的初心、带领光启实现超材料产业化的深刻感悟。
解构超材料，跨越半世纪的科学探索
超材料，到底是什么材料？“超材料不同于任何自然界材料或日常新材料，它本质上是一种人造物质技术，也是更先进更复杂的材料系统。” 超材料的核心是“先设计功能、再构造材料”。科学家先设计出人造微纳结构，通过特殊微电子工艺制造，再将成千上万个微纳结构按特定序列空间排列，最终构成超材料。“它的属性不仅来自原材料，更源于人造微纳结构的设计与排列顺序，这是超材料与传统材料最根本的区别。”刘若鹏强调。
回顾超材料的发展历程，充满了科学探索的传奇色彩。20世纪60年代，前苏联理论物理学家Victor Veselago发表了论文，从理论上首次预测了超材料的存在——“负折射率材料可能存在”。但这颗超材料的种子在学术荒漠里沉睡了三十多年。直到20世纪90年代末期，英国物理学家John B.Pendry给出了验证和可构造的方案；2001年，David R.Smith团队在加州大学圣迭戈分校（UCSD）的实验室里，按Pendry提供的物理原理，通过实验测试到了负折射，其论文发表于2001年4月的《科学》杂志，从此超材料作为一门学科正式起飞。
2003年底，刘若鹏师从麻省理工电磁学界泰斗孔金瓯教授（当时浙江大学的兼职教授）学习高等电磁理论，与崔铁军院士一起研究超材料基础理论。随后于2006年赴美留学，师从学科创始人David Smith教授，还多次与他们的合作伙伴John B.Pendry共同探讨研究。
2008年，刘若鹏开始将机器学习（AI）算法引入超材料设计，首次实现了6000种不同的人造微结构的秒级设计并制备成“宽频段隐身衣”，以第一作者身份将研究成果发表于《科学》杂志。该成果作为用AI算法大规模设计超材料隐身衣的开篇之作，引用已超越1700次。《自然》期刊高度评价该论文“对材料学来说具有白天与黑夜般的意义”。
“我参与超材料科研和产业化工作至今已有23年，刚介入时甚至还没有‘超材料’这个名词。”回溯过往，全球超材料基础研究赛道的重要参与者与早期开拓者之一、超材料产业化领军人刘若鹏笑着说。从理论到实验再到产业化，超材料的每一步都凝聚着全球科研工作者的智慧，而中国正在成为推动其规模化应用的核心力量。
归国逐梦，构筑超材料产业根基
2010年，在海外学有所成的刘若鹏拒绝了国外优厚待遇，毅然选择回国创业。谈及这一人生抉择，他表示：“超材料不能永远停留在学术论文层面，这项伟大的科学发明，必须走向工程化、大规模的产业化应用。”超材料的产业应用与航空航天和海洋装备等最尖端领域紧密相关，其前沿性与尖端性决定了产业化之路必须依托强大、齐全的产业链支撑。“中国拥有全球最完备的产业链体系，这是超材料产业化的绝佳土壤。”
立足中国，光启的核心使命有二：首先是全力推动超材料产业化落地，让前沿技术转化为实际生产力；其次是在国内产业链体系的背景下，从无到有地构建出完整的超材料产业体系。这一决定意味着光启的创始团队将踏上一条无人走过的荆棘之路。虽然屡有质疑与不解之声，但光启始终坚信——科技发展有其客观规律，而超材料作为重大的科学突破必将引发生产力的巨大变革。
廿载坚守，穿越产业化“无人区”
从实验室的理论突破到工业化的规模量产，超材料仅用十几年时间就实现了这一跨越。源于对科技发展规律的深刻认知以及对超材料价值的绝对笃定，刘若鹏表示对这项事业从一开始就充满信心。“站在历史维度看，超材料的发展节奏其实并不慢。以半导体产业为参照，从1947年半导体产业元年到20世纪90年代初IC全球产业链完全成熟，大约花了40年的时间；而超材料从2001年学科正式诞生到现在，仅用了25年。”这份笃定正是源于刘若鹏二十三年来专注于超材料从基础研究到产业化所积累的底气，“如果能找到实验室里20年前的手稿，会发现当时推导的公式和预言的超材料应用场景，与今天超材料规模化产品形态几乎完全一致。”
超材料的产业化从不是“走一步看一步”，而是沿着科学规律一脉相承的坚定前行。“从科学视角来看，超材料一定会有巨大应用价值，一定会对生产力产生颠覆性影响，这是科技发展的必然趋势。”多年来，光启始终扎根“无人区”，直面技术瓶颈、量产难题和市场质疑，以长期主义对抗产业化过程中的所有不确定性。从攻克核心技术到优化产品性能，从完善工艺路线到适配场景需求，光启以精益求精的科研精神，推动超材料从实验室走向生产线、从技术图纸变为国之重器关键部件，逐步构建起技术领先、体系完整、应用广泛的超材料产业生态。
渡劫之路，用数字技术破解量产难题
“从实验室论文数据到工业化产品，这个过程可谓波澜壮阔，更像是一场‘渡劫’。”回顾光启在超材料产业化中的历程，刘若鹏感慨万千。
“最大的挑战源于跨学科跨领域的能力壁垒。”他表示，实验室研究偏向聚焦原理验证，而工程化应用则要求实现结构功能一体化以及材料逆向设计与工程化落地的深度融合，这个过程需要解决电磁超材料力学性能、电防护品质等跨学科、跨物理场域的难题。这要求光启的团队成员从单一领域专家转变为跨领域“全能型人才”，而高强度的跨学科学习对思维能力和学习能力是极大的考验。
更棘手的难题是“非标定制化带来的量产困境”。超材料属于非标制造和深度定制化的产业，每一种材料和每一个零件都需面向具体应用场景精准调制。“用传统方式研发，从制造准备、生产文档编写到开模，几乎不可能实现量产。”作为早在2008年就首次将AI技术引入超材料结构设计的创新者，刘若鹏开创了AI与超材料融合的先河。多年来，他持续推动AI技术与超材料基础研究、产业应用的深度结合，充分释放两者协同的创新潜力。此次为了破解产业化难题，光启投入巨大资源，以数字化和AI技术重构了生产体系。自2010年至今，光启批量生产的超材料零部件图号种类已超两万款，编写的FO工程指导大纲达38亿字，涉及150多万道工序，编写了1400多万行软件代码，实现从设计到制造的一键生成和分布式生产。
而产业化的另一面是商业化，光启除了攻克技术难题以外还需要兼顾经营、管理、效率与人才培养等多个企业难题。“对光启来说的挑战是三重叠加：攻克世界级技术难题、搭建数字化量产体系再加上应对企业经营管理压力。”刘若鹏坦言，推动超材料产业化的过程，就是不断克服困难、突破自我的“渡劫”过程。
角色融合，以科学思维治企
从科学家到创业者，两种角色如何融合？刘若鹏的回答颇具个人风格：“万事万物我都喜欢把它化解成为一个科学问题。”他并不认为科学家与企业家是冲突的。当企业规模不断扩大，面临熵增、规模负效应等管理难题时，他选择用科学研究的理论和方法去应对，“我把企业也当成一个研究对象。”光启正在通过深度数字化和AI化，让AI接管大量决策和经营管理环节，在高度定制化的尖端工业领域中，逐步实现规模正效应的目标——规模越大，效率越高，成本越低。“成本控制、成品率和量产等问题，光启一律用技术手段去解决。”在他看来，科学家与企业家的统一，不在于妥协，而在于升维——在更高的维度上，同时看到更多的问题，并用技术手段去克服企业的困难。
正是基于这两种视角的融合，在刘若鹏的带领下，光启将超材料技术深度应用于尖端装备领域，成功解决了尖端装备在电磁调制、结构机体、功能一体化等多重指标上“既要、又要、还要”的复杂需求，从而大幅提升了装备的综合性能。通过全产业链的自主创新与规模化量产，光启已成为我国新一代尖端装备的核心系统级供应商，推动了装备行业的跨代升级。
“不妨胆子再大一些”的科学精神
在采访的最后，刘若鹏谈到了科学家的社会责任和科学精神。“科学家最重要的事情，就是不断探索科学的边界。”他认为，科学进步有一条根本路径——“动摇底层的基本假设”。比如超材料的诞生机缘，正是物理学家Victor Veselago从理论上预测了介电常数和磁导率同时为负的“左手材料”。刘若鹏打了个比方：“在面对‘N的平方等于1’开方后得到N等于正负1的结果时，大多数物理学家会舍去负1的惯例，因为这不符合物理规律。但Veselago没有受到这种惯性的桎梏，由此才预测了负折射率材料的存在。”几十年后，超材料正是通过人造物质，将这种“负数的解”变成了现实。
在今年的超材料大会上，John B.Pendry将时间维度引入超材料，使其从三维空间走向四维时空，将再次突破科学边界。而光启一直致力于将复杂的数字空间和数字维度引入超材料产业化，从而实现前所未有的维度突破。
“对于从事科学研究的同行们，我建议我们不妨胆子再大一些，把一些基础的公理动摇一下，把一些基础的边界扩展一下。”他说，“也许这样能带来更高维度或全新的视角，去解决当前我们在科学技术中遇到的各种困难。”
回望来路，刘若鹏以科学家的执着和企业家的担当，带领光启从零起步，在超材料这片 “无人区”闯出一条中国道路。从实验室突破到产业化落地，从技术攻坚到产业报国，光启用二十余年诠释前沿科技企业的初心使命，以硬核创新助力科技自立自强。面向未来，超材料的探索永无止境，中国科技工作者敢为人先的脚步，也必将在新时代新征程上续写更多辉煌。