超材料(metamaterials)指的是具有人工设计的微观结构并呈现出天然材料所不具备的超常物理性质的人造材料，其超常性质来自材料的微观结构而非材料自身。超材料是目前世界上重点关注的战略前沿技术和热门的研究方向，是材料设计思想上的一个跨越式重大创新，被誉为材料科学领域50 年中的十项重大成果之一和 21 世纪前 10 年 十项重大突破之一，美国国防部将其列为六大颠覆性基础研究领域之一。

一束光斜射从空气中进入水中，入射光与折射光在法线的两侧，是否还有另一种介质，与上述现象相反，能让入射光与折射光位居法线同侧呢？19世纪60年代, 就有科学家预言具有负介电常数和负磁导率的材料会具有负折射率，一直到2001年，美国加州大学圣迭戈分校的史密斯教授等人在实验室制造出世界上第一个负折射率的超材料样品，并实验证明了负折射现象与负折射率。

超材料的潜在应用多种多样，包括光学（声学）隐身斗篷、光子晶体、声子晶体、减振降噪、天线、传感器、透镜、成像、能量收集，甚至屏蔽结构免受地震的影响。近年来，左手材料、隐身斗篷、完美透镜等电磁超材料、光学超材料，已在光学、通信、国防等应用领域渐露头角，然后超材料从电磁领域逐渐走向了力学、声学、热学等领域，力学（或机械）超材料、声学超材料、地震超材料、弹性波超材料、热学超材料相继出现，超材料已成为一项变革性技术的源头，在国防和民用产业的进步中发挥了越来越重要的作用。