材料界的魔术师:值得关注的10家超材料创业公司

张珂        
据Stratistics MRC预测,到2022年,全球超材料市场规模将达到26.3亿美元,2016-2022年间的复合增长率为23.2%。目前,众多发达国家都在加大超材料技术的研发,美国国防部将其列为“六大颠覆性基础研究领域”之一,2010年《科学》杂志将超材料列入本世纪前十年10项重要科学进展之一。

超材料是具有人工设计的结构并呈现出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。典型的超材料有:“左手材料”、光子晶体、“超磁性材料”等。

通俗地说,通过超材料技术,我们将能够摆脱来自自然界原材料的束缚,按我们自己的需求进行材料定制设计和制造。

直到2001年,超材料才成为一门独立的学科。无疑,这是一项非常前沿,将改变材料科学及其各领域应用的技术。

超材料可以实现很多不可思议的用途,从军事到工业,再到生活消费等各个领域,超材料都将产生颠覆式的应用。例如,早在2006年,英美两国科学家就使用超材料实现了“隐身斗篷”的功能。

据Stratistics MRC预测,到2022年,全球超材料市场规模将达到26.3亿美元,2016-2022年间的复合增长率为23.2%。

目前,众多发达国家都在加大超材料技术的研发,美国国防部将其列为“六大颠覆性基础研究领域”之一,2010年《科学》杂志将超材料列入本世纪前十年10项重要科学进展之一。

中国也高度重视超材料技术的发展,曾在863计划、973计划、国家自然科学基金、新材料重大专项等项目中对超材料研究予以立项支持。在2017年发布的《“十三五”材料领域科技创新专项规划》中,对超材料也进行了重点规划。

2017年9月初,科技部863计划新材料技术领域办公室对“超材料及其相关器件关键技术研发”主题项目进行了验收。这表明中国在超材料研究的理论水平和技术支撑水平方面也有了大幅度提升。

作为国内超材料领域的领先企业,深圳光启公司在2009年已首次实现宽频带超材料隐身衣的设计与制备,在2012年建设了全球首条高精度超材料精试线。同时,公司在超材料领域的专利已占到全世界该领域过去10年申请总量的86%。

那么,作为一项不断升温的技术,目前国外创业公司在超材料领域的研发与应用有什么新的进展?

以下这9家公司正在研发超材料技术,推动其在卫星通讯、安全检测、无线充电、声波塑造、集成电路检测等领域的应用,并获得了众多风险资本的关注,而前四家美国科技公司都获得了比尔·盖茨的投资。

1.卫星通信平板天线制造商Kymeta

美国公司Kymeta成立于2012年,开发基于软件和超材料的电子波束成型的下一代卫星通信天线。

相比传统材料,由于采用超材料,公司开发的mTenna天线更轻薄,功率更低,且价格更低,只需将天线安装在交通工具上,便能通过卫星搭建起宽带网络。

Kymeta mTenna天线采用类似液晶显示器生产技术制造,操作简单,没有任何活动部件,该天线能够自动校准,在行驶过程中调整对电磁波的接收。

今年3月,Kymeta KyWay卫星终端已获得Intelsat、Telesat、SES和HISPASAT等卫星运营商的认证,为汽车、火车、公共汽车、卡车、船只等交通工具提供移动通信服务。

今年上半年,公司和微软达成合作,开发能够持续上网的多功能车辆,为警方、消防队和救灾团队提供数据服务。

公司成立初期,就获得了比尔·盖茨的投资。2017年4月,公司获得Intelsat的7360万美元投资,累计融资2.176亿美元。

2.安全技术公司Evolv Technology

美国公司Evolv Technology成立于2013年,公司的超材料产品主要是面向下一代毫米波安全成像系统,公司开发的新型毫米波扫描仪比传统扫描仪速度更快、价格更便宜。

公司基于机器视觉和机器学习技术的安检平台,可以实现对枪支、刀具、爆炸物等危险品进行快速扫描,而行人在通过安检门时,也无需停下或降低行走速度。

另外,安检系统还会通过摄像头对通过的行人进行面部识别,并与数据库进行对比,以实时鉴别和发现可疑人物。

公司的超材料扫描技术还可用于医学诊断,比B超、X光和MRI更快。在未来,该项技术还将有望用于车辆、墙体内部缺陷的探测。

比尔·盖茨也投资了该公司。2017年3月,公司完成1800万美元B轮融资,累计融资2980万美元。

3.小型雷达研发商Echodyne

美国公司Echodyne成立于2014年,主要开发基于超材料的小型雷达装置。由于采用超材料,公司的雷达体积更小,强度更高,能耗也更低。

公司开发的智能手机大小的雷达系统可以追踪距离最远2英里的小型赛斯纳飞机,距离750米的无人机以及200米处的手掌大小的无人机。

除飞行物体外,雷达还可以同时探测地面物体,车辆距离为2英里,行人距离近1英里。目前公司产品已经应用在美国国土安全部的巡逻无人机上。

公司也正在开发可用于汽车的雷达系统,以期取代当前很多自动驾驶原型车所使用的短距探测和测距防撞技术。

公司成立初期,也获得了比尔·盖茨的投资。2017年5月,完成New Enterprise Associates领投的2900万美元B轮融资,累计融资4400万美元。

4.通讯技术研发商Pivotal Commware

美国公司Pivotal Commware成立于2016年,公司开发了“全息波束成形(HBF)”技术。得益于超材料的应用,基于软件的控制系统可以移动平板天线的焦点,而无需改变天线的方向。

公司的全息波束成形(HBF)使无线服务提供商能够在给定的空间区域内连续重复使用相同的频谱带,可让用户与船舶、飞机、火车和联网汽车等移动目标的通信更加容易,并且比目前市场中常用的通讯解决方案要便宜50倍。

2017年6月,公司获得了比尔·盖茨的1700万美元投资。

5.无线充电设备研发商Metaboards

英国公司Metaboards成立于2016年,致力于使用超材料打造更好的无线充电解决方案。

据介绍,该公司的无线充电技术具有更好的垂直穿透能力,可以同时在同一个平面上,为平板电脑、手机等多个电子设备充电,而无需多个电源。

2018年6月,公司获得由Oxford Sciences Innovation领投的500万美元A轮融资。

6.智能雷达公司Metawave

来自硅谷的Metawave成立于2017年。公司开发了一款人工智能和超材料相结合的雷达系统,主要面向自动驾驶领域。

公司的主要产品为毫米波雷达WARLORD,其频段在76-81GHz。WARLORD采用了自适应超材料天线,能发射可操控的高度定向的电磁波束,以探测目标物体的位置、速度,且不易受恶劣天气以及环境的影响。

雷达内置了公司自主研发的AI引擎,通过传感器识别由物体微动产生的多普勒特征,对汽车、行人、自行车、路人及远处物体进行分类和追踪,并分析潜在危险。

2018年5月,公司获得现代、丰田和Denso等公司的1000万美元融资,已累计融资1700万美元。

7. 智能材料和光电产品公司MTI

加拿大公司Metamaterial Technologies Inc.(简称“MTI”)成立于2013年,主要从事智能材料和光子研究,特别是超材料、纳米制作和计算电磁学。

MTI的超材料技术在医疗保健、航空航天、国防及能源市场都有很好的应用。

公司开发的纳米材料NanoWeb是一种透明的导电膜,由一个轻量化连续金属丝网的纳米结构薄金属层制成,传导性和透光性能出色。据MTI表示,NanoWeb可以在任何玻璃或塑料表面制作,可使用银、铝、铂、铜和镍等多种金属。

公司开发的光学滤波器metaAIR由纳米聚合材料制成,可以与入射光相互作用,阻挡和偏转入射光,可用在各种玻璃表面,提供激光眩光保护,有效保护飞机飞行员的视力。

MTI还与洛克希德·马丁公司合作开发飞机“超太阳能”(metaSOLAR)产品,通过向航空航天与防务工业提供先进的光伏技术进入太阳能动力市场。

2017年10月,公司获得由Sustainable Development Technology Canada投资的540万美元融资,累计融资1790万美元。

8.声学超材料公司Metasonics

英国公司Metasonics成立于2018年,是一家开发下一代可定制,可扩展的声学超材料的公司。

公司推出的基于超材料的实时动态声波塑造技术,可以无缝地调整声波的方向和功率,从而实现声音控制,同时可以使定向音频设备更小更灵活。

在今年美国举办的2018年国际消费电子展上,公司首次公开展示了声音“隐形窗”,可用于定向消除交通或建筑施工的各种噪音,也可以用于夜间户外娱乐场所的噪音污染治理。

该公司的技术还有多种用途,如在汽车音响系统中,可以让每位乘客收听到不同的音乐;在商店中,可以针对每个顾客发送不同的商业促销信息。

9.太赫兹技术开发商TeraView

英国创业公司TeraView成立于2001年,是世界上第一家致力于太赫兹光成像和光谱学应用的公司。

公司的太赫兹技术主要面向研究型实验室和全球性的生产设施部门,可应用于制药、汽车、半导体封装等领域,可大幅缩短检测时间。

据称,在IC封装方面,使用传统的区域检测方法需要7-10天,而使用该公司的太赫兹技术1天以内即可完成,同时能大幅降低因检测对IC封装造成的破坏。

公司的太赫兹技术还可用于武器及爆炸物的检测、药品质量的监测、汽车及相关领域中涂层表面的检测以及癌症检测的医学成像等。

2015年10月,公司获得三星投资的1000万美元,累计融资1550万美元。

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