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随着性能优异的新型材料问世，时代必然会被推动大踏步前进，这种例子今后依然会重现。在此举个有可能改变世界的新材料例子：meta-material（超材料）。这种物质不仅名字听上去很新奇，而且具有绝对超出世人认知的物理性质。
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当穿过玻璃或水时，光线的行进方向会发生改变，这是物理学中的折射现象。光线折射的程度则可以用折射率进行衡量。折射率为负数的物质就是一种超材料，这种物质在自然界原本是不存在的，据说是材料内部含有大量极细微的金属振荡器才能达到这一效果。
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人们津津乐道的是这种超材料最大的用途——制作“机器猫”和“哈利·波特”等故事中才会有的“隐身斗篷”！将超材料覆盖在普通物体表面，后方的物体反射过来的光会顺着超材料表面传导到另一面，进入位于前方观察者的眼睛。这样一来，观察者看到的是后方的物体，而无法发现被覆盖在超材料下面的物体。
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这种情况听上去简直就是科幻小说里的情节，但是在电磁波试验中，超材料成功实现了负折射现象，这说明“隐身斗篷”并非仅仅存在于幻想之中。如果“隐身斗篷”能在后续的可见光试验上获得成功，会给社会带来巨大的影响。例如将它运用在军事领域中，就会诞生“隐身士兵”或“隐身武器”，这将会给世界各国军事力量的均衡带来巨大的影响。
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不过，制造“隐身斗篷”的技术难度极高，至少在短期内难以成为现实。但是科学家利用超材料技术已经成功地在铝表面实现了着色。也就是说，不使用任何涂料，仅凭表面加工即可让铝随心所欲地呈现出各种颜色。这确实是一种不可思议的技术。
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此外，超材料还可用于制造观察小于原子尺度的光学显微镜、通过检查微量物质实现早期癌症诊断等，超材料在这些多姿多彩的新技术上蕴藏着无限的可能性。相信在未来，超材料的新动向将会成为大众关注的热点。
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 围绕电池材料的白热化竞争
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在能源领域中也有一大类新材料已经成为大众期盼的热点，包括将机械振动能量转化为电能的压电材料，超轻型太阳能有机膜电池和能量存储器、磁悬浮列车带来能源技术革命的常温超导体等众多亟待成为现实的新材料。
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与全新科技相比，与我们的生活息息相关的材料技术革新尤为重要。例如，代表现代生活的商品之一——智能手机的问世，关键在于高性能锂离子电池的发明。而高性能锂离子电池取得成功则是特殊碳电极材料和钴酸锂材料相互配合的结果。负责开发高性能锂离子电池的吉野彰（1948—）因此荣获诺贝尔化学奖、日本国际奖等无数大奖。
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不过，现在的锂离子电池并不是一个完美的存在。拆开一部智能手机就可以发现，电池不仅占据了很大一部分内部空间，而且需要经常充电，随着充电次数的增加，电池性能还会劣化。由此可见，在电池领域依旧存在着很大的改良空间。
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对电池有巨大需求的不仅是智能手机，目前的汽车行业正面临“百年不遇”的变革契机——传统动力向新能源动力转换，也就是通常说的“电动汽车动力革命”。2015年12月，《巴黎协定》获得通过，削减碳排放量成为世界各国应尽的义务。在此背景之下，众多国家计划于2040年出台法律，禁止销售搭载汽油及柴油发动机的车型，技术革命势在必行。
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电动汽车已经进入实用化阶段，各大车企都推出了新能源车型，但是其市场占有率至今还未能超越传统动力汽车。目前的新能源汽车所采用的锂离子电池和智能手机相同，不仅在续航里程方面不尽如人意，长时间使用之后还会出现电池劣化问题，导致续航里程进一步下降。此外，世界各地多次发生过新能源汽车火灾事故，锂离子电池的安全性也因此遭到质疑。
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为了改善锂电池的不足之处，据说单单丰田公司就制订了1.5万亿日元的新能源车车载电池的开发计划。可以说，新能源车车载电池已经成了左右未来经济与环境的推手。
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奇妙的材料：改变世界的12种化学物质和它们背后的科学传奇 人工智能主导下的新材料开发
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到了今天，新材料的开发已经不再以天然材料为基础，而是由研究人员设计创造新材料。当然，创造一种新材料并非毫无目的地四处撒网，而是以坚实的理论为依据，现在已经进入从原子层级的结构设计起步，然后再合成具有新功能的材料的时代。
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在这个新时代的材料研究领域中，日本的存在不容小觑。超强力磁铁以及锂离子电池、光催化剂、碳纤维、纳米碳管、蓝色发光二极管、铁基超导体、钙钛矿太阳能电池等，由日本人开发或者做出重大贡献的新材料不胜枚举。
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不过，从总体的发展趋势来看，日本在新材料研发中已经逐渐失去优势。其中一个原因是，以中国为代表的新兴国家开始崭露头角。从根本上来说，新材料基本上不会从一开始就以一个成熟的产品的形式出现在世人眼前，往往是作为一个新的概念性材料问世，经过多方尝试对其物理特性及生产方法加以改进，经过漫长的时间积淀才能定型。
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综上所述，即使在概念性研究阶段取得领先，在产品化阶段如果没有充裕的资金与人力支持也难以为继。而面对资金与研究人员越来越充裕的中国，日本渐渐失去了对等竞争的能力。有位日本研究人员曾经哀叹：“即使将日本的研究人员扩充三倍，中国依旧有能力再投入数倍于我们的人力。如果问该如何让日本赢得这场竞争，我觉得无论怎样考虑都看不到希望。”
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研究人员的研究工作并非在黑暗中全面开花、四处瞎碰，更多的是靠研究人员的经验与直觉。但是，在日本最擅长的材料领域中又出现了一名强敌，那就是一种名为材料信息学的新研究方法。
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第十二章中曾经提到过人工智能“阿尔法狗”自主学习了无数棋手的对弈棋谱，自行掌握了判断在某种局面时如何落子能提高胜率的能力。这相当于让计算机学会了众多棋士“也许这种方法可以解决问题”的“直觉”。更关键的是，“阿尔法狗”在升级后甚至通过数百万次自我对弈提高了“直觉”能力，竟然懂得自创新的手筋。
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材料信息学的原理与此类似，通过计算机自主学习过去开发材料的各种数据，掌握预测新材料物理性质的“直觉”。在这种方式之下，原本需要花费数年之久的新材料开发，很有可能仅用数个月即可获得成果。总而言之，通过大数据的高速解析与自主学习，最终可以取代研究人员多年积累才能获得的经验与直觉。
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