作为21世纪前十年最伟大的科技突破之一，超材料一经问世就蕴含着强大而丰富的商业应用价值和前景。目前全球主要的超材料研究与应用主要集中在光电领域，而牛津大学将超材料引入电力电子领域制造超材料变压器和磁芯，具备极轻的质量，节省磁性材料，没有饱和磁化强度和操作频率，具有极佳的商业化价值。

背景

超材料（Metamaterial），21世纪材料领域最热门、最神秘的词汇之一，被美国《科学》杂志评为21世纪第一个十年中人类最重大的10项科技突破之一。一提起超材料，人们往往想起的是新闻中经常提起的未来武器-人体隐身技术。迄今为止，由超材料衍生研究出的左手材料、光子晶体、超磁性材料等分支，个个都是大放异彩。

由于蕴含强大而丰富的应用领域和前景，只要与超材料沾上关系，往往就会迅速成为技术界、市场和投资界的焦点和宠儿。在中国，刚刚发生的新闻就是深圳光启高等理工研究院（龙生股份）主打超材料智能结构与装备概念进军A股，募集72亿人民币。

事实上，超材料是拥有极其广阔应用未来的技术。通常的定义解释是，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，即通过在材料关键物理尺度上的结构有序设计，突破某些表观自然规律的限制，获得超出自然界原有普通物理特性的超常材料的技术。

简单来说就是，超材料的应用与现在的传统材料制备有很大的区别，传统模式下往往是自然界有什么材料，就能制造出什么物品，而超材料完全是逆向设计，根据针对电磁波的具体应用需求，制造出具有相应功能的材料。

这种完全颠覆性的优势，使得科学家和商人们都超材料的应用充满了想象力，主要包括，超材料可以是具有新奇人工结构的复合材料，可以是具有超常的物理性质的材料（往往是自然界的材料中所不具备的），其性质往往不主要决定与构成材料的本征性质，而决定于其中的人工结构。

截至目前，全球主要的超材料研究与应用主要集中在光电领域，例如，伦敦帝国理工与美国杜克大学的超材料隐身方案，中国台湾的超材料银纳米柱薄膜，罗彻斯特大学的超材料3D显示等等。

牛津大学的研究组经过多年的研究，着重在电力电子领域的超材料应用，并已获得了相应的专利。

超材料是由电路阵列组成，电路的特性决定了整个材料的表现。由于超材料质量轻，没有大块的磁性材料，没有饱和磁化强度，更高的操作频率，因此电力电子将从超材料的应用中得到益处。

超材料变压器

铁磁材料传统上应用在电源设备上，比如变压器，电机，制动器和发电机。牛津大学利用超材料去制造这些设备。超材料能够模仿常见的软性铁磁材料并且能适用于一系列不同的系统，而且质量非常轻。

超材料现在已经用来制造一些低频（小于200kHz）人造磁性材料。该超材料能够用来有效的替代常用的铁素体作为变压器的磁芯。

超材料磁芯能够高度服务于频率，并且元件参数能够容易的为系统开发进行调整，使之能够在任何想要的特定频率工作。这对高度敏感的设备非常有用，因为超材料磁芯能够过滤掉不想要的频率。利用超导材料提供的设计灵活性，许多操作上的限制能够得到有效处理。

下一代电机

超材料磁芯也可以应用到电机上，因为超大型电机（比如用于轮船）通常是由于缺乏处理大重量铁块的工艺而使尺寸受到限制。

超材料磁芯的优势

利用超材料制造变压器的磁芯的主要动机是超材料能够极大降低变压器的重量，从而提高许多设计应用。比如，通过降低大型无线发大器的重量，运输将变得非常简单。

从根本上说，这项超材料应用具有以下优势：

•  重量轻

•  频率可选

•  没有磁性，所以可以用到核磁共振成像设备

•  高频率 – 200 kHz

•  可开关控制磁特性