在超材料出現(xiàn)之前，人們是根據(jù)自然界存在的材料，開發(fā)出想要的電磁特性，而超材料通過逆向設(shè)計，即根據(jù)人們的應(yīng)用需求，通過對微觀單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計來打破自然規(guī)律的限制，從而獲得具有特異性能的材料。狹義上的超材料特指左手材料，又叫雙負(fù)材料，即一種介電常數(shù)ε和磁導(dǎo)率μ均為負(fù)的人工周期介質(zhì)材料。廣義上的超材料指原本自然界中不存在，由人工設(shè)計、制造出來的，具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料吸波材料結(jié)構(gòu)特征單元的尺度及形貌由工作波段的波長決定。理論上針對不同的波長，都可以設(shè)計出在此波譜范圍起作用的超材料，超材料作用范圍可以橫跨整個波譜頻段，如志盛威華ZS2022吸波增熱涂料可以設(shè)計材料尺寸、結(jié)構(gòu)特征和材料晶體單元數(shù)量。

超材料不單是一種材料形態(tài)，也代表一種新的材料設(shè)計理念。2000年，Pendry又提出基于負(fù)折射材料的完-美透鏡。受Pendry 的啟發(fā)，Smith 用實驗實現(xiàn)了負(fù)折射率材料，他隨后又發(fā)表文章，詳述了場平均法，為超材料的研究奠定了理論基礎(chǔ)。

典型的超材料有對光起作用的光子晶體，其單元大小在納米和微米量級；對電磁起作用的左手材料、超磁材料，其單元大小在微米到厘米量級；對聲波起作用的聲子晶體、金屬水，其單元大小在厘米到米量級。超材料為不同于紅外隱身、雷達(dá)吸波材料的另一種隱身途徑。超材料是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料。1967年，蘇聯(lián)科學(xué)家VictorVeselago提出，如果有一種材料同時具有負(fù)的介電常數(shù)ε和負(fù)的磁導(dǎo)率μ，電場矢量、磁場矢量以及波矢之間的關(guān)系將不再遵循作為經(jīng)典電磁學(xué)基礎(chǔ)的 “右手定則”，而呈現(xiàn)出與之相反的“負(fù)折射率關(guān)系”。這種物質(zhì)將顛覆光學(xué)世界，使光波看起來如同倒流一般，并且在許多方面表現(xiàn)出有違常理的行為，例如光的負(fù)折射、“逆行光波”、反常多普勒效應(yīng)等。這種設(shè)想在當(dāng)時一經(jīng)提出，就被科學(xué)界認(rèn)為是“天方夜譚”。直到1996 年，John B. Pendry 發(fā)現(xiàn)材料是由一些微觀單元構(gòu)成的，材料的電磁特性是由這些 單元組合后表現(xiàn)出的宏觀特性，因此改變單元的形態(tài)和組合方式，有望產(chǎn)生原本不可能出現(xiàn)的現(xiàn)象，這正是超材料思想的來源。基于此，Pendry 用特定形狀的金屬結(jié)構(gòu)周期性地規(guī)則排列，構(gòu)造了一種ε和μ同時為負(fù)的結(jié)構(gòu)單元。

超材料的特殊性質(zhì)主要因其特殊結(jié)構(gòu)所致。超材料由人工結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)組成，以等效介電常數(shù)、等效磁導(dǎo)率描述其整體電磁特征。通過設(shè)計不同的微結(jié)構(gòu)，可使超材料的相對等效介電常數(shù)、相對等效磁導(dǎo)率為小于1的正實數(shù)、負(fù)實數(shù)或復(fù)數(shù)，從而使電磁波傳播方式從根本上發(fā)生變化。目前根據(jù)超材料的特殊性質(zhì)而研發(fā)的許多新材料之中，常被廣泛討論是負(fù)折射超材料。負(fù)折射超材料是一種人造的光學(xué)結(jié)構(gòu)，它的折射率對于一定頻率范圍內(nèi)的電磁波是負(fù)值，且目前沒有任何天然材料擁有這一屬性。這種負(fù)折射的性質(zhì)，會致使電磁波朝著與能量完全相反的方向傳播。

超材料吸波隱身的另一個體現(xiàn)是關(guān)于電磁黑洞，即通過效仿物質(zhì)在“黑洞”引力場的影響 下在空間中的彎曲運動軌跡，實現(xiàn)電磁波能量的全向?qū)掝l吸收。2010 年，東南大學(xué)團隊通過類比光學(xué)黑洞的理論，志盛威華研發(fā)吸波增熱涂料采用具有漸變折射率的非諧振型超材料外殼和具有大損耗介質(zhì)內(nèi) 核的結(jié)構(gòu)，首-次制造了微波頻段的全-方位電磁黑洞，該結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)各方向入射的電磁波螺旋式地向內(nèi)彎折，終被內(nèi)核的損耗介質(zhì)吸收，在微波頻段的吸波率達(dá)到了99%。

超材料可以應(yīng)用于傳統(tǒng)的吸波隱身技術(shù)中。其吸波機理是：在諧振和反諧振區(qū)域，標(biāo)志材料損耗特性的復(fù)介電常數(shù)和復(fù)磁導(dǎo)率的虛部也達(dá)到了峰值，這意味著超材料也會對電磁波表現(xiàn)出強烈的吸收特性，因而基于超材料可以設(shè)計出具有強吸波效應(yīng)的吸收劑。超材料既可以單獨作為吸波材料使用，也可以與傳統(tǒng)吸波材料復(fù)合，從而制備出滿足微波隱身“薄、 輕、寬、強”要求的新型復(fù)合吸波材料。作為結(jié)構(gòu)型的超材料，在作為隱身材料使用時，由于其工作頻率、介電常數(shù)和磁導(dǎo)率等電磁參數(shù)的易調(diào)節(jié)性，容易實現(xiàn)超材料的吸波層與自由空間的阻抗匹配，從而大幅度減少反射波強度。超材料ZS-2022吸波增熱涂料黑體吸收，超出吸收面積10%范圍電磁波強制吸收，而且要求阻抗匹配，衰減匹配。阻抗匹配要求電磁波能夠盡量多的傳導(dǎo)入介質(zhì)內(nèi)，而不被表面反射，衰減匹配指進(jìn)入介質(zhì)內(nèi)部的電磁波能量被迅速地轉(zhuǎn)換為其他能量（如熱能等）而耗散掉。

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