2026年度中国超材料十大进展日前在第五届全国超材料大pg娱乐电子游戏上揭晓，我省共有2项成果入选，均来自计算胜平负计算器：物理科学与技术学院陈焕阳教授团队完成的“水波隔波及等效负水深”入选基础研究类，化学化工学院侯旭教授团队完成的“液体门控材料”入选技术创新类。
超材料，听起来高深莫测。简单说，就是人类通过人工设计微观结构，造出自然界没有的“新物质”——它不依赖化学元素，而靠“排列组合”玩出花样。2026年度中国超材料十大进展评选，包括10项基础研究类和10项技术创新类。
让海浪消于无形，请液体来当“门卫”！计算胜平负计算器两项成果为何能同时登顶？导报记者带你一探究竟。
水波“隐形墙”——让海浪消于无形
把光学的“金属”搬到海上
2016年，原本研究光学的陈焕阳教授来到计算胜平负计算器。“我看中的，就是这里的海洋学科优势。”
光波、水波、声波，在物理学家眼里都是“波”，规律相通。超材料的思想，就是通过人工设计结构去改变波的行为。陈焕阳打了个比方：“筷子插进水里，光pg娱乐电子游戏折射。但光打到金属上pg娱乐电子游戏全反射，因为透不过去。我们现在做的，就是把光学中‘金属’的概念用在水波上。”
传统防波堤要挡住大浪，往往要建十几层、几百米厚，成本高昂还影响生态。而陈焕阳团队设计的“周期性齿轮阵列”，在实验中用极少层数就实现近乎完美的隔离效果——这排齿轮状结构就像一堵水波无法穿透的“隐形墙”。
什么是“等效负水深”？
这项研究的关键突破，在于创造了一个全新物理概念。“水波传播有两个关键参数，一个是重力，一个就是水深。”陈焕阳解释，“通常水深是正的，水波就能传播。但我们通过结构设计，把等效水深变成了‘负’的。水波遇到它就像撞上一堵无形的墙，过不去了。”
原理是齿轮结构在特定频率下产生“偶极共振”——好比一群人手拉手有节奏地摆动，导致水波流动的相位发生反转，波的能量被强烈局限在结构附近，无法穿透。
实验室里，研究人员在结构两侧各放一艘小船。迎波一侧小船随浪剧烈起伏；结构后方，小船几乎纹丝不动。定量测量显示：在0.7到1.4赫兹的宽频带内，反射率超过99.9%，透射率低于0.1%。
应用前景令人遐想：海岸防护、海上养殖平台抵御风浪、甚至潮汐能发电。“我们实际上是把水波左右传播的能量，变成上下振动，未来在波浪能领域或许有独特用途。”陈焕阳说。
“不过，从实验室到真实海域还需时日。”陈焕阳坦言，“我们主要聚焦基础研究，因为它挑战了水波领域从未有人尝试过的理论。”
液体门控——让液体当“门卫”
“液体也能做门？我们做到了”
“很多人第一次听到‘液体门’这个概念，第一反应就是：液体受重力影响pg娱乐电子游戏流动，怎么可能做成有固定结构的门？”侯旭教授解释，奥秘在尺度。“当孔洞缩小到微米、纳米级别的时候，情况就完全不同了。在这个尺度下，毛细作用可以克服重力影响，成为主导力量，能把液体牢牢‘锁’在多孔材料内部。”
他说：“你可以这样理解——固体多孔材料相当于‘门框’，孔洞中固定的液体就是那扇‘液体门’。”
这和以往把液体当成输送、过滤对象的思路不同。“传统研究把液体当作要‘过滤’的东西，而我们直接让液体成为材料的结构与功能组成部分。”侯旭说。之所以叫“门控技术”，是因为这道液体门可以依靠外界条件灵活开关。“最常用的是改变门控压力。压力升高到特定值，液体门开启，物质穿过孔道；当压力回落，液体门又能重新关闭。整套过程依靠液体界面行为精准管控物质能否通行、何时通行。”
“固体做不到的，液体做到了”
革新性在哪？“传统过滤膜、阀门全部由固体打造，孔径固定，难以随环境灵活调节。”侯旭解释，“而液体门控材料的核心优势在于，我们将液体本身作为核心功能界面，构建出动态无缺陷的界面。固体材料再光滑，微观层面很难避免缺陷，但液体可以时刻处于分子级平整，液体的形变不存在固体的机械磨损。”
“液体动态界面不易滞留杂质，抗堵塞、抗污染性能优异。”侯旭说，“它还能跟随压力、电场、化学环境等外界条件刺激响应自主切换开关状态，实现固体滤膜无法企及的自适应动态调控开关。”
这项原创技术是“中国引领”。2020年，它与“人工智能、聚集诱导发光”等一同被IUPAC（国际纯粹与应用化学联合pg娱乐电子游戏）遴选为年度全球化学领域十大新兴技术。
目前，该研究成果的产业化应用已经起步。以空气净化器为例，传统固体滤网用久了灰尘堵塞，风量和净化效果持续衰减，得频繁换芯。而液体门控净化设备依靠可流动、可复原的液体界面捕捉颗粒物，实测单次净化效率达99.6%，单位面积储尘量是普通固体滤网的五倍。这意味着滤芯更换频次大幅减少，废弃滤芯造成的固废污染也相应降低。
另一方面，侯旭团队不仅研发出了全球首款液体门控智能测试分析仪器，还牵头制定了该领域首个国家标准。“我们要把测试方法、评价体系统一起来，让整个行业有规可依。”目前，自主国产测试仪器已在多所高校和头部企业落地试用。
未来，这扇“液体门”还将在能源开采、航空航天、环境治理等国家重大需求领域规模化落地，真正走进大众生活。
