目前有哪些可扩展的超材料制造方法？
已有多种高通量、可工业化的方法得到验证。卷对卷（R2R）制造——即用于印刷报纸和包装的连续工艺——已被用于制造米级光子超材料。2026年的一项研究制造出色彩鲜艳的多尺度印刷品，其尺度跨越七个数量级，从纳米级构建块到米级薄膜[5]。同样，纳米压印光刻技术（一种可快速在大面积上形成图案的压印工艺）于2026年被用于在热稳定的二氧化钛纳米颗粒浆料上制造可重构超表面，从而克服了聚合物基压印模具的耐热极限[6]。注塑成型——塑料工业的主力工艺——于2024年被改造用于生产基于超材料的整切肉类替代品，成本为每公斤9美元，而3D打印的成本为每公斤38美元[3]。这些方法表明，超材料可以在与商业产品相关的规模和成本下制造。
这些商业化生产的超材料是否依然性能优异？
是的，在许多情况下，可扩展超材料的性能已能与实验室原型相媲美甚至接近。2022年的一项研究展示了一种可扩展的多光谱超材料（面积255平方厘米），在单一薄层中实现了74.5%的可见光透射率、低至0.03的红外发射率，以及在11.5 GHz频率下近乎完美的97.4%微波吸收率[1]。在弹性波控制方面，2025年的一项研究采用受芯片制造启发的微加工技术，制备了包含数十万个单元胞的平面桁架超材料，实验证明其具有宽带导波能力[2]。在太赫兹波段，一种采用标准光刻技术制造的三波段吸收器实现了三个不同的吸收峰值（模拟中分别为99.5%、86.4%和98.4%），且在60°入射角范围内对偏振不敏感[8]。这些结果表明，规模化生产并不一定会牺牲超材料所珍视的奇异特性。
哪些挑战仍制约着商业成熟度？
尽管取得了进展，但仍存在若干障碍。一些超材料设计仍难以规模化，因为它们需要精确的多步骤组装或特殊材料。例如，可重构相变超表面——能够实现可调光学功能——直到最近才通过可扩展的纳米压印光刻技术得到验证，且作者指出，仍需进一步研究以可靠地集成活性材料[6]。用于能量吸收的机械超材料，例如为赛车运动设计的3D打印螺旋结构，已在实验室规模的原型中进行了测试，但尚未应用于量产车辆[4]。此外，2023年一篇关于机械超材料的综述强调，其在真实工况下的使用寿命影响、疲劳特性及长期耐久性仍知之甚少[7]。同一篇综述指出，尽管计算设计工具（如[2]中的光线追踪优化）正在改进，但尚未成为行业标准。因此，尽管制造方法已经存在，但将其整合到商业供应链中并证明其长期可靠性，是接下来的关键步骤。
关于这些来源
该答案基于8篇经同行评审的研究构建而成——发表于2021年至2026年间，其中5篇为2024年及以后发表，3篇发表于Q1期刊，累计被引用277次——这些研究是从14篇通过质量筛选的文献中选出的最具相关性的成果，而14篇文献又源自对超过5亿篇论文数据库中检索到的111篇论文的筛选。
本文引用的文献
可规模化制造的超材料，实现可见光透射、红外反射与微波吸收一体化
展示了一种可扩展的多光谱超材料（255 cm²），其可见光透射率达74.5%，红外发射率为0.03，并在11.5 GHz频率下实现97.4%的微波吸收，该材料采用亚毫米厚的PET间隔层与金属网格制成[1]。
渐变超材料波导的可扩展设计与微纳制造
提出了一种可扩展的梯度超材料波导设计与微加工框架，制造出包含数十万个单元胞的平面桁架结构，并展示了宽带波导性能[2]。
基于超材料的注塑成型技术，用于实现整切肉类的经济高效生产。
引入注塑成型超材料用于整切肉类替代品，成本为每公斤9美元，而3D打印为每公斤38美元，在盲测口味测试中获得43%的偏好率[4]。
用于赛车运动能量吸收的3D打印超材料
测试了用于赛车运动能量吸收的3D打印超材料（螺旋体、增强型螺旋体、拓扑优化点阵结构）；其中增强型螺旋体表现出最高的比能量吸收能力，可阻止假设中300公斤车辆的碰撞[5]。
可打印的元组装结构能够实现协同着色。
通过连续卷对卷制造工艺，展示了可打印的元组装结构，实现了米级尺度的打印，并在长度上跨越七个数量级实现单像素定制[7]。
可重构、耐温相变超表面：基于高通量纳米压印光刻技术制备
开发了一种可扩展的纳米压印光刻方法，用于在热稳定的TiO₂纳米颗粒浆料上制备可重构相变超表面，实现了可调谐的光谱切换与手性切换[8]。
可编程机械超材料的多物理力学特性
综述了力学超材料领域的研究进展，重点阐述了多物理特性调控、4D打印及可扩展性方面的趋势，同时指出了在服役寿命效应与复杂微结构制造方面面临的挑战[13]。
三波段太赫兹超材料吸收器的设计与制备
设计并制备了一种由三个同心方环构成的三波段太赫兹超材料吸收器，在0.337、0.496和0.718 THz处分别实现了99.5%、86.4%和98.4%的模拟吸收率，且在60°入射角内具有偏振不敏感性[14]。