AI推动“造材” 中国超材料产业化全面领跑、专利申请量创新高 光启技术寡头地位突出

一、超材料处于国家战略介入机遇期，国内专利申请量创历史新高

超材料是由人工结构构成、具有自然材料所不具备的超常性质的人工材料，有望获得与自然物质性质迥异的“新物质”，为诸多应用领域提供了变革性技术支撑。

超材料当前处于国家战略介入的机遇期，《前沿材料产业化重点发展指导目录（第一批）》（2023年）、《新材料中试平台建设指南（2024—2027年）》均纳入超材料，国家“十三五”规划纲要将超材料列为待发展的高端材料类型，“变革性技术关键科学问题”重点专项、“智能传感器”“高端功能与智能材料”等国家重点研发计划项目均支持超材料研究。

我国已成为超材料研究大国，在研究队伍规模和基础研究成果产出方面均位于国际前列。从论文产出看，全球超材料领域发表的论文有近30%来自中国，高影响论文逾半数来自中国，在研究主导力层面已跻身国际第一梯队。在知识产权布局方面，我国占全球超材料专利申请量的1/3，2013至2025年间专利申请量整体呈持续上涨态势，2025年达1035件，创历史新高。

数据来源：观研天下数据中心整理

二、AI推动材料科学从“选材”到“造材”跨越，中国超材料产业迈向产业化全面领跑

根据观研报告网发布的《中国超材料行业发展现状分析与投资前景预测报告（2026-2033年）》显示，电磁、声学、机械与热学超材料共同构成了超材料家族最具产业化潜力的四大方向。电磁超材料仍是研究最活跃、应用最成熟的领域，正从微波段向光频段拓展，并延伸至6G通信、深空探测等战略场景；声学超材料依托微尺度调控与逆向设计方法，在高端装备隐身与超声控制领域前景广阔；机械超材料正向多物理场耦合与智能响应演进，在航空航天轻量化与生物医疗领域展现潜力；热学超材料则瞄准电子散热、辐射制冷与红外隐身等应用，开辟了热能调控的新范式。

超材料分类

资料来源：观研天下整理

四大方向的共性趋势清晰：超材料正从单一物理场调控走向多物理场融合，从实验室概念验证走向国家战略需求的工程化应用。研究范式的革新正在发生——AI驱动的逆向设计与智能响应机制使超材料从“被动调控”走向“主动适应”，标志着材料科学正在从“选材”走向“造材”的范式跨越。

超材料原理清晰，是具有可逆向设计特性的材料类型。传统的超材料设计方法依赖物理模型、试错法、基于经验的参数优化，但设计需求的多样化、结构的复杂化致使传统设计方法的局限性逐渐显现。例如，超材料设计的计算资源需求高，导致设计过程效率低下；超材料的发现依赖设计者的经验和直觉，需要设计者具有宽广的专业知识；超材料的设计优化过程复杂且不易收敛，试错法的局限性突出表现在仅能进行设计空间内的有限探索。机器学习、数据挖掘、神经网络等AI技术，为超材料设计提供了理想的能力支持，可有效克服传统超材料设计方法的缺陷、大幅提高超材料设计效率，有望促成快速高效、智能化的超材料研发范式。

可以预见，在“十五五”规划明确支持超材料作为前沿材料重点发展的政策窗口期，电磁、声学、机械与热学超材料有望在国防军工、6G通信、高端装备、新能源等战略领域率先实现规模化应用，推动中国超材料产业从“基础研究领先”迈向“产业化全面领跑”。

我国超材料产业化发展方向

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数据显示，2025年我国超材料市场规模为25亿元，预计2031年我国超材料市场规模有望达120亿元，2026-2031年复合增长率为28.9%。

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三、全球超材料尚未形成垄断格局，中国企业高度寡头化、未来有望占据更多市场份额

从企业竞争看，全球超材料行业细分赛道较多，包含电磁、光学、声学、太赫兹等方向，不同赛道工艺、客户体系差异显著，整体呈现大行业分散、细分赛道高集中的竞争特征，并未形成少数企业垄断全球全市场的格局，参与者主要分为综合性巨头与技术初创企业两大阵营。

综合性企业以大型军工装备、消费电子巨头为主，自身不聚焦超材料单品生产，核心模式是将超材料技术集成嵌入整机装备实现商业化落地。海外代表企业有洛克希德・马丁、罗尔斯・罗伊斯、丰田、苹果、三星等，依托整机平台优势，优先在军工航空、汽车、消费电子导入超材料解决方案。另一类是高校科研成果转化而来的初创型企业，产品布局相对单一，深耕垂直细分赛道，美国企业数量最多，代表性企业包括 Kymeta（超材料平板卫星天线）、Echodyne 与 Metawave（雷达）、MetaShield（光学超材料）、Applied Metamaterials（噪声控制）、Evolv Technology（毫米波成像）；加拿大 Metamaterial Technologies、英国 Metasonics、TeraView 分别布局光学、声学、太赫兹成像等领域，海外初创企业大多完成样品研发与小批量验证，大规模工程化量产交付能力相对有限。

区域维度上，北美具备深厚基础研究积淀，美国 DARPA 长期持续资金扶持，高校科研成果丰富，初创企业生态完善，在卫星通信、雷达、光学超材料民用产品布局领先；欧洲侧重国防工业、声学超材料；中国产业化进程与全球同步，专利申请规模已经大幅超越美国，占全球专利申请总量 75.7%，在军工电磁超材料工程化量产方面形成突出优势。

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国内市场竞争格局高度寡头化，光启技术是全球为数不多实现超材料大规模工程化量产、面向尖端装备批量交付的企业。截至 2026 年 4 月，其超材料相关专利占全国 38.4%，国内排名第一；2025 年国内超材料市场规模约 25 亿元，光启技术市场份额 74.9%。光启技术超材料业务占总营收 99.41%，业务高度聚焦。对比来看，海外企业更多停留在样品、小批量阶段，缺少军工级大规模量产交付案例。

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数据来源：观研天下数据中心整理（zlj）

当前超材料行业竞争焦点正从专利、实验室样件比拼，转向微纳制造良率、环境可靠性、成本控制以及下游场景落地能力。全球尚未出现打通多赛道的全能龙头，中美各有优势：美国强于基础理论与民用商业化产品原型，中国在电磁超材料军工产业化、专利储备上领跑；未来竞争机遇集中在卫星通信、雷达、6G 智能超表面、光学成像、声学降噪、医疗设备等方向，跨赛道拓展、规模化制造能力将成为企业拉开差距的核心壁垒，国内头部企业有望占据更多市场份额。