2020年2月26号晚上，朋友突然传给我一个信息：2019年光启技术超材料业务盈利1.04亿元，2020年公司产能扩张11倍。当时我就十分诧异，什么样的需求能使一个公 司在一年之内产能扩张那么大？ 2015年光启借壳龙生股份上市时就引起我注意，但当时龙生股份的股价在爆炒中，所以也没有对它进行研究。 没想到5年时间过去了，光启由当初的超材料概念公司变成了有实实在在的产品落地和盈利，而它的市值却由最高的1500多亿跌到了只有160多亿。面对一个正在开启如计算机时代和互联网时代级别的另一个新时代，我感到巨大的机会正在来临，就开始认真研究光启技术这个企业以及它的股票市场运行情况。 要真正懂得光启技术的业务，就必须先了解什么是超材料技术！ 一．超材料技术----开启人类调制材料性能的新时代 超材料，不论是它的名称还是它涉及的技术，听起来都十分魔幻，超出普通人的想象。本文只是简单介绍一下，如果还不能理解，只能自己百度了。 1.什么是超材料技术？ 1968年，前苏联理论物理学家菲斯拉格首先提出了超材料的概念。一般文献中给出超材料的定义是"具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。" 超材料的特征：具有新奇人工结构的复合材料；具有常规（或传统）材料不具备的超常物理性质；超常物理性质主要由新奇的人工结构决定；新奇的人工结构包括单元结构（人工原子和人工分子）和单元结构集合而成的复合结构两个层次。
举个简单例子大家就明白了。光射入水中折射路径如上图的左边所示，但研究发现如果水的介电常数和磁导率都被调整为负值时，光射入水中的折射路径就如上图的右边所示。这种介电常数和磁导率都为负值的水在自然界中是不存在的，但通过人为地改变水的分子结构形式，就能使水具有天然水所不具备的超常物理性质，这就被称为超材料。 通俗地说超材料是指通过人工改变或重新设计天然材料的微结构，使其具备天然材料所不具备的超常物理功能（如在声学方面、电学方面、磁学方面、光学方面等）的复合材料。
与以往的创新是根据自然界有什么材料，就制作什么样的产品不同，超材料完全是逆向思维，是根据不同的应用需求，制造具备特定性能的材料，真正做到"按需定制"。比如，如果客户要求材料具有电磁波隐身功能，生产商不是通过改进已有的隐身涂料来实现材料的隐身，而是通过算法设计，重新排布功能性材料的微结构单元，让材料本身具备隐身性能。 超材料涉及众多学科领域，如电子工程、凝聚态物理、微波、光电子学、经典光学、材料科学、半导体科学以及纳米科技等，是全球最前沿的最具有战略性意义的研究课题。 2.超材料技术将使人类拥有海量的物质基因 近现代物理学告诉我们，宇宙万物都是由物质组成的，而任何物质的内部结构都有丰富的层次。具体来说物质由分子和原子组成，原子由原子核和电子组成，剖开原子核，里面是质子和中子。而质和中子的内部是夸克，夸克可能还有更深层次的内部结构。 大自然改造物质的方式：大自然通过控制原子核层次，调整质子与中子的数量来生成新物质，比如说金的原子核包含79颗质子和118颗中子，如将质子数减少到47颗，中子数减少到61颗，大自然就可以将金原子变为银原子并改变其颜色。 人类改造物质的方式：科学家通过纳米层次上的人工设计，可以更加灵活地控制物质属性，比如说将纳米金颗粒加工为三角形，24K纯金就呈现为红色，进一步将其加工为五边形，24K纯金也可以呈现绿颜色。
超材料技术的核心就是，在大自然控制的层次以外，进行物质的人工操控，实现远超自然界物质的性能。 超材料技术的出现，颠覆了传统意义上的折射定律、反射定律，比如说它可以使电磁波往反向反射，也可以往指定方向反射。可以定制化的扭曲空间，使无数不可能成为可能。 自然界目前只有有限的118种元素，而人类已经创建了多达500亿种微结构的人造物质基因库，未来人类能够使用海量的物质基因，用超材料编码实现全新的未来装备。通过人造物质创造飞机、舰船、汽车以及机器人，并随心所欲地定制未来的美好产品和生活。 3.超材料的应用方向 具体来说，目前超材料的研究有两大方向。 （1）电磁超材料 电磁超材料是目前超材料研究的主要方向，它将使人类继利用半导体自由调控电子传输之后，首次具备了自由调控电磁波的能力。这对未来的新一代通信、光电子/微电子、先进制造产业以及隐身、探测、核磁、强磁场、太阳能及微波能利用等技术将产生深远的影响。 隐身衣就是电磁超材料迄今为止研究最为集中的方向，其重要应用价值大家不言自明。 "电磁黑洞"是一种能够全向捕捉电磁波的电磁超材料，能引导电磁波在壳层内螺旋式地行进，直至被有耗内核完全吸收，使基于引力场的黑洞很难在实验室里模拟和验证的难题迎刃而解。这一现象的发现，不仅将为太阳能利用技术增加新的途径，产生全新的光热太阳能电池，还能应用于红外热成像技术，大幅度提高红外信号探测能力，因而在飞机、导弹、舰船、卫星等方面获得广泛的应用。 慢波结构是一种能使电磁波减速甚至停止的电磁超材料，不仅可应用于太阳能发电、高分辨红外热成像技术，还可应用于光缓存和深亚波长光波导，极大增强非线性效应，促进光电技术的发展。 超材料透镜是一种可实现高定向性辐射的电磁超材料，可用于制造先进的透镜天线、新型龙伯透镜、小型化相控阵天线、超分辨率成像系统等。 （2）常规材料的超材料 如将超材料设计思想应用于常规材料，比如说超导材料、石墨烯、碳纤维、钛合金，甚至钢、铁、陶瓷等常规材料，可在显著提高常规材料综合性能的同时，还大幅度减少稀缺元素用量，为提升传统材料产业提供了新的技术途径。例如，常规软磁与硬磁材料按特定的空间排布方式复合、普通碳钢与高硬度陶瓷或其他高硬度材料按特定的空间排布方式复合，可在不使用钕、铬、镍等稀缺金属的情况下，使磁性材料的磁能级成倍提高，而耐磨钢的耐磨性与强韧性矛盾得到很好解决。 二．刘若鹏博士和他的创业团队 "黄河之水天上来，奔流到海不复回。"
1.少年学霸 刘若鹏出生于1983年6月，陕西西安人。1992年，9岁的刘若鹏追随父母来到深圳。在深圳小学毕业后升入深圳翠园中学读初中。 翠园中学只是深圳第二档次的中学，只有重点班才开竞赛类课程。刘若鹏不是重点班的学生，他就拿了个断一条腿的凳子坐在垃圾桶旁边听课，终于算是"进了"竞赛班。最终蹭课的刘若鹏获得了化学竞赛全国一等奖、物理竞赛省一等奖、数学竞赛全国二等奖等成绩。 初中毕业后刘若鹏考入了深圳重点之重点的深圳中学。在高中期间，刘若鹏除了获得数理化竞赛众多奖项外，还成为了一个专攻物理难题的小组的带头人，小组里的天才同学们每周都会各自找出一些比较难的物理问题去思考解题办法，这是一个共享知识的过程。 2002年刘若鹏高中毕业时没有参加高考就被保送到浙江大学，通过考试选拔又进入浙江大学的竺可桢学院。在这所学院里，前两年不分专业，数理化、天文、地理什么都学，但是课程难度很高。后两年则完全放开，学生可以做自己感兴趣的研究。也就是从那时开始，刘若鹏接触到了超材料。 但在2002年，超材料作为一个学科出现还不到3年。这个学科的创始人之一、美国杜克大学教授大卫·史密斯在2000年才刚刚做出第一块超材料，甚至有半数以上的学界大腕认为这是伪科学。 2.在美国杜克大学与"隐身衣" 2006年，刘若鹏完成浙江大学竺可桢学院荣誉培养计划，毕业于电子信息工程专业，随后赴美国杜克大学电子与计算机工程系硕博连读，从事超材料领域研究。他的导师正是超材料创始人之一的大卫·史密斯教授。 建于1838年的杜克大学是美国南部地区最好的大学，至今已有170多年的历史。刘若鹏在那里要待到2010年拿完博士学位。但在2009年和刘若鹏一群人搞了一项发明，并在《科学》杂志上发表了一篇论文，这论文与超材料和令人无限遐想的隐身衣有关。 刘若鹏曾经这样介绍当时的研究结果：他们设计的"隐形衣"外形如同一条黄色的浴巾，50.8厘米长，10厘米宽，高不足2.5厘米，由数以千计的类似人造玻璃纤维的"超材料"组成，其原理就是让微波"转向"。他说，与光和雷达波一样，微波探测到物体的原理是物体阻挡了微波通过的途径，使其产生阴影，从而"显形"。而他们新研制出的隐形材料可以引导微波"转向"，避开仪器探测，从而防止物体被发现。刘若鹏还说，目前的"隐形衣"只限于微波段，并不是人们想像中的让人"视若无物"，如何推广到光波段，在肉眼可见光内达到隐形效果，还有大量的工作要做。
这篇论文和发明引起了巨大的轰动。那时全美的哈利波特粉丝都疯狂了，迷恋这个由魔法和法师组成的世界的哈利波特粉丝们都能明白隐身衣意味着什么。 当时就连刘若鹏本人都觉得隐身衣略显恐怖。而在同一领域进行研究的英国伦敦大学帝国学院理论物理学家约翰·彭德里爵士预期，军方可望在5年内利用这种技术，来避免船舰和坦克被雷达的微波探测系统发现行踪。 3.结识创业团队成员 刘若鹏在杜克大学另一个重大收获，就是结识了一群与他同样有着学霸经历的同学，其中一些同学日后成为他创业团队的成员。这些同学分别是： 季春霖，杜克大学统计系博士，美国哈佛大学博士后。他的研究领域主要包括贝叶斯模型、科学计算和机器学习等，研究涉及超材料、无线通信、网络数据分析等多个交叉学科。 赵治亚，杜克大学电子与计算机工程系博士。他的研究领域为半导体量子点红外检测器、超材料的制备与封装等。 栾琳，杜克大学电子与计算机工程系光电子专业博士，研究领域主要为高灵敏度平面光传感器、微流控生物医学芯片、薄膜超高速光电检测器、平面集成光系统等。 张洋洋，英国牛津大学电子工程系博士。他的研究领域主要为通信系统，多入多出（MIMO）通信系统、协作通信与认知无线电、无线网络资源优化分配等。 包括刘若鹏博士在内的5位博士学业涉及的众多学科领域，都是超材料研究需要涉及的领域。他们组成的团队可以说是那个时候全球超材料研究最前沿、最有实力的团队。
刘若鹏博士曾感慨的说过："我们在进入超材料领域时，连'超材料'这个名字都没有，即使在美国，它都是最新、最前沿的领域；而我们这几个人就是这个领域的先驱。""如果我们带着成果回国，那么中国在这个高精尖领域，不但不输于发达国家，还具有先发优势。" 4.创建深圳光启高等理工研究院 2010年刘若鹏博士和他的团队成员陆续回到中国，落户深圳，2010年7月13日组建成立民营非企业性质的深圳光启高等理工研究院。 研究院之所以选择"光启"这个名字，是为了纪念明代科学家徐光启，并以此励志为中华科技复兴而奋斗。 为什么一定要建立这个研究院？刘若鹏博士曾解释说：从光启在超材料技术的发展阶段上看，前期必须依托研究院来生存，因为超材料涉及到很多前沿技术的研究，而且这些前沿技术里有很多是基础研究工作。通过这个科技研发平台，光启在潜心做研究的同时，也能获得一定的政策、经费支持，使我们的事业在技术成果获得市场回报前，不会"夭折"在摇篮里。其实，这类新型科研机构深圳有不少，是很多高科技企业得以孵化的"保育箱"，也是深圳市发展前沿基础技术、培育战略新兴产业的一个创举。 研究院成立后，在获得省、市、区各级政府的投入的同时，还获得了深圳清华大学研究院原院长冯冠平、松禾资本创始合伙人厉伟、迈瑞医疗前任董事长徐航的三千万人民币的风投。据说当时总共获得了约1亿元的各方面支持资金，研究院也很快站稳了脚跟。
在各方面的大力支持下，短短两年，这个原来只有5个人的研发团队，发展成为拥有近300人的顶尖研究机构，以平均每周申请25项专利的速度，占全球相关专利的85%，悄然成为世界超材料领域的引领者。 2011年12月20日，由光启高等理工研究院牵头组建的超材料电磁调制技术国家重点实验室揭牌。这是深圳四大企业国家重点实验室之一。依托该实验室又建立了5个国家级创新平台，13个省级市级重点实验室、工程实验室，并建立光启博士后科研工作站。确保了源头创新技术的持续开发能力，同时也打通了从超材料源头创新到产业化的全链条。
2012年4月，光启高性能计算中心启用，这是全球首个超材料高性能计算中心。该中心拥有计算能力可达700万亿次/秒的超级计算机集群和上亿种微结构的全球首个超材料人造微结构数据库，极大缩短了基底材料的自研周期。 2012年7月13日光启成立两周年,全球第一条超材料中试线--光启超材料中试线在深圳投产运营，这条生产线集研发、生产于一体，覆盖功能材料开发、验证、试产量产全流程，并配备能满足高性能、高标准军用复合超材料的全套精密设备，率先实现超材料技术产品规模化生产的制备。由于工业级批产工艺，超材料规模化生产和质量得到有效控制，良率由最初的5%-10%提高到90%以上，相比于手工制作，成本降低了近百倍，实现超材料产品的产业化。这意味着，中国在全世界范围内首次次实现了超材料规模化生产。
2016年10月，光启作为全国电磁超材料技术及制品标准化委员会成员单位领衔起草的全球第一份超材料领域国家标准《电磁超材料术语》正式实施，打破了欧美发达国家对前沿科技的技术和标准垄断，奠定了我国在超材料技术研究和标准转化上的国际领先地位。 5.千万宠爱在一身 刘若鹏团队回国创业，犹如天上来的黄河之水，使中国在超材料领域一下子走到了全球前列，所以从他们创业伊始便得到从中央到地方政府的高度重视和支持，也获得了极高的荣誉。 2010年刘若鹏的创业团队成为广东首批引进的12个海外创新科研团队之一,随后又被深圳市政府选为2010年深圳十大自主创新工程,并列入深圳市"十二五"计划重点支持的科研平台机构。 2010年07月13日光启总部落户深圳时,原科技部部长、中科院院士徐冠华和深圳市市长出席揭牌仪式。 2010年8月，时任国务院总理温家宝视察光启超材料技术实验室。 2010年9月，时任中共中央总书记胡锦涛视察公司。 2012年12月7日，中共中央总书记习近平在十八大后到广东省考察，考察的第一家企业就是光启。习总书记听了公司对超材料技术进展汇报后，做了七分多钟的话，归纳起来就是两个嘱托：第一，鼓励公司创业团队成为"新时代的钱学森们"，第二，要择天下英才而用之。 2017年9月21日，刘若鹏荣获深圳市科学技术奖2016年度市长奖。该奖为深圳科技领域的最高奖项，年仅33岁的刘若鹏成为该奖开评以来最年轻的获奖者。同时，深圳光启高等理工研究院及光启集团下属企业共同完成的机载超材料共形卫星通信天线项目也获得了科技进步（技术开发类）二等奖。 中央电视台2018年拍摄的【大国重器】记录片第二季第八集"创新体系"中专门介绍了光启公司。 2019年10月1日，刘若鹏受邀参加中华人民共和国成立70周年庆典。 2020年1月，深圳市科学技术奖励大会上，深圳光启技术作为尖端技术创新先锋企业，申报的《超材料低频宽频吸波结构件研发及应用》摘得"2018年度深圳市科技进步奖一等奖"。 很多人都不相信中国能够在超材料这样具有重大战略意义的前沿科技领域取得全球领先优势，但追根溯源，这群留洋博士们恰好在最恰当的时机将这一全球最领先的技术带回了中国，对中国来说仿佛天上来的黄河之水，使中国在超材料领域一下子走到了全球前列。他们即开创了中国的超材料蓝海，也成就了自己的传奇人生！ 光启于2017年2月完成非公开股票的发行，并在2017年12月完成了尖端装备企业深圳光启尖端技术有限责任公司的资产注入。经过三年的建设，公司主营业务已从传统汽车零部件的生产制造转型成为超材料尖端装备的研制与生产。 目前，光启的主要业务为：新一代超材料尖端装备产品研发、生产及销售；穿戴式智能装备产品的研发、生产及销售；各类汽车座椅关键零部件的研发、生产和销售。 本文第三节主要叙述超材料的应用前景及光启的新一代超材料在我国尖端装备特别是国防装备方面的应用。第四节主要叙述光启的超材料在穿戴式智能装备产品方面的应用。至于公司传统的汽车零部件业务已经不构成公司的主营业务，并且将来有剥离出公司的可能，本文不再涉及这方面的业务。 三．超材料的应用前景及光启的超材料在我国尖端装备方面的应用 近年来，中国尖端装备行业正向数字化、网络化、智能化迈进，以光启的超材料技术为代表的先进技术正带来众多颠覆式创新，引领产业界大变革。 中国是什么时候和以什么方式支持开展超材料研究的，目前没有看到相关资料。但从2019年12月召开的中国第一届超材料会议上光启公布的一组超材料数据可以看出一点端倪：在2012~2019年光启共制造了15.24吨的超材料，其中有7.2吨用于2012~2016年期间。2017年光启收购光启尖端时曾公布了光启尖端参与的30个国防研制项目的情况。 2015年11月，中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所(以下简称"611所")与光启在成都签署了《航空工业成都飞机设计研究所与光启技术股份有限公司先进航空功能与结构产品合作开发协议》，正式成为战略合作伙伴关系。 611所是中国航空工业集团公司直属科研单位，主要从事有人战斗机、无人机、临近空间飞行器等航空器的设计与研究工作，同时开展各类航空预研课题的研究。611因其雄厚的科研实力，齐全的专业设置，涵盖飞机设计、试验验证和技术支持三大领域，是我国飞行器设计的领先单位。 根据公告，611和光启将加强在航空技术、国防安全、超材料技术及产品、先进天线、雷达电子、通信情报、数据链、装备红外技术及产品、隐身技术及无人机智能结构等领域的合作，共同进行产品的研发、推广和应用，推进产品改良与升级。促进超材料在军品和民品等领域的应用。并将进行国家重点项目、前瞻性预研项目等领域的联合研究，从战略层面拓展合作空间。 2.隐身技术在高端战机上的应用 精确制导武器的广泛应用，意味着战场目标"发现即可命中"，使武器装备系统、尖端设施、作战部队生存能力及作战效能受到严重威胁。伪装和隐身技术作为反侦察手段，已成为战场上必不可少的部分。因此超材料首先使用在国防装备的隐身方面。 （1）涂料隐身与超材料隐身的区别 目前全球最先进的战机隐身技术有两大类，一类是采用涂料隐身，另一类是采用超材料隐身。 传统的雷达吸波涂料最多只能覆盖到S波段。因为雷达吸波涂料受其工作原理限制，隐身频段和涂层厚度相关，其最大工作波长最多只能达到涂层厚度的十分之一左右。而在作战飞机上能够涂装的吸波涂料厚度是有限制的，这就导致传统的雷达吸波涂料无法实现对L及以上波段的雷达波的隐形。这就是我国先进米波雷达早在2013年就可以在四五百公里外连续跟踪F22的根本原因。 超材料将人类隐身技术带入了一个新时代：它既不是让电磁波反射，也不是让电磁波吸收，而是通过在物体表面覆盖特殊的超材料，引导着被物体阻挡的电磁波绕着走，从而实现完美隐身。相对于传统的雷达吸波涂料，超材料隐身技术首先是覆盖频带宽，能够覆盖1-18GHZ频段，也就是大部分军用雷达常用频段，甚至可以覆盖更宽的范围，比如太赫兹频段。其次是由于隐身材料本身就做成飞机的结构件，使它的维修成本非常低，不会出现涂层那种脱落或起皮现象。
中国的歼20使用的是光启生产的超材料隐身薄膜，该机正面雷达反射截面积为0.027平方米，远优于F-35 的0.038平方米。而且该机机库里不用空调和加湿器，还可以露天停放，使用和维护费用相对低廉很多。据说歼20机身上这层超材料不仅可以让雷达波绕着走，从而探测不到飞机，而且还能收集敌方的电磁波信号从而可以反向定位雷达，可以对雷达发动超视距攻击。 据说歼20在西北军演中隐身功夫令军方震撼，歼10飞到半空中不管如何用雷达照射就是发现不了附近的歼20! 在2019年12月举办的第一届超材料大会上，光启现场公布歼20与F22一项测试数据的对比数据，"超材料研制阶段，RCS曲线测试了64万条，高达13600小时，超过了F-22研制过程中所有详细部件RCS测试10000小时的记录"，这表明光启技术所研制的超材料作为尖端装备的隐身解决方案，已然经受过比F-22规定标准更加严苛的测试。 RCS为Radar-Cross Section(雷达散射截面积)，是测试战机等装备隐身能力关键核心技术指标，它表征了目标在雷达波照射下所产生回波强度或散射截面积。由于尖端装备隐身与反隐身技术需要，须通过RCS技术进行测试试验来指导设计和改进武器装备，提高隐身性能，以应对雷达侦察、监视、跟踪与目标识别。 3.我国海陆空和战略导弹等尖端装备都有隐身要求 在军事装备领域，隐身技术的领先可以取得不对称的战略优势。除了各类航空航天器有隐身要求以外，水面和水下的各种舰艇，地面的坦克火炮甚至士兵（隐身衣）都有隐身需求。
现在超材料在国防方面的应用，已经不是单纯的材料应用了，而是完全融合到国防装备的器件中。比如说我国的先进飞机和大型无人机的一部分部件，在设计阶段就进行一体化设计，在保留传统的结构、承载功能的同时，还增加了隐身、传感等功能，让装备的电磁调制性能成数量级提升的同时，还从根本上解决了传统涂料维护困难的问题，让装备的全寿命周期综合成本降低50%。 关于这一点，大家看下面这两幅图就能理解了。
图：超材料制作的隐身进气道 图：超材料制作的隐身格栅 我国是武器装备数量大国，其中军用飞机位列全球第三，军舰和坦克数量则位列全球第一。因此我国整个军事装备领域，从航空航天器到水面舰艇和水下潜艇，到陆地上的坦克火炮甚至士兵，都有隐身的需求，因此它的市场需求是十分庞大的。 4.超材料在我国海洋装备的应用 2019年1月份，光启发布《关于签订超材料舰艇隐身结构产品批产合同的公告》，合同金额2040万元。这是"光启技术签订的超材料舰艇隐身结构产品的首个批产合同，意味着光启技术具备新一代隐身技术的超材料尖端装备不仅在航空装备应用领域逐步实现批产，还在舰艇应用领域取得了突破性进展。" |
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