在不考慮當前因為發動機限制而造成某些侷限的情況下，殲-20毫無疑問是一款謀求全面五代機標準的先進戰鬥機。這其中當然包括隱身能力，殲-20在隱身上所下的功夫都堪比美國的F-22和F-35戰機。
據總設計師楊偉院士介紹，殲-20採用了民間企業研製的碳纖維與超材料。超材料堪稱頂級隱身戰機必不可少的“黑科技”，殲-15/FC-31總師孫聰在央視《我是未來》節目中介紹深圳光啟企業研發的超材料時稱，它可根據電磁方程式想要的結果，逆推回去所需的邊界條件來設計材料特性，可用在雷達隱身的關鍵位置。今天，北國防務就來說說殲-20所用超材料究竟是什麼“黑科技”。
△楊偉親承殲-20使用了超材料技術
根據電氣和電子工程師協會（IEEE）的定義， “超材料”指得是電磁特性與天然材料截然不同的人造材料，例如其電容率與磁導率為負值，導致電磁波穿過的折射率也是負值。其原理是利用納米尺度的人造結構對電磁波產生共振效應，因而改變其傳導特性。
因此，超材料的製造需要納米材料技術的支持，雖然俄羅斯科學家在1967年就提出了超材料的理論結構，但直到2000年才由美國科學家實際製造出來。在此之後，許多科學家投入超材料的應用，例如分辨率超過繞射極限的超級透鏡、能夠往後掃描的微波天線、以及最受軍方重視的隱身材料。
△美國杜克大學David Smith博士領導的團隊在2006年發展的隱形裝置，利用特殊結構的超材料可以讓特定頻率微波穿越該裝置而不被其中的物體所反射。該團隊的成員劉若鵬回國成立深圳光啟企業
在雷達隱身的設計理論中，最有名的話就是洛·馬工程師所說的： “形狀、形狀、形狀與材料”，意即先設計出能避免雷達波反射回天線的外型，因此孫聰在節目中也是從隱身外型的平行角度原則開始介紹起。然而，飛機無法設計成完美的隱身外型，勢必會留下一些 “隱身缺口”，這時就需要特殊材料消除回波，使雷達隱身達到近乎完美的水平。
常見的隱身材料是能夠吸收雷達波，轉換成熱能的材料，因此又稱為 “吸波材料”。早期的吸波材料是利用介電材料摻雜適當電容與磁導特性的顆粒來吸收能量，例如荷蘭科學家在1936年提出用高電容性的氧化鈦作為介質，摻雜石墨顆粒來吸收能量。德國在二戰主要使用兩種吸波材料：Wesch是在橡膠中摻雜碳氧化鐵粉，厚度僅7.62mm，但只能對抗3GHz的盟軍反潛雷達；Jaumann則是多層塑料與電容介質堆棧而成，厚度高達76mm，但能將2-15GHz雷達波的反射都降低為1/100。
△吸波材料不能取代隱身形狀，兩者要互相搭配才能達到隱身需求
吸波材料主要的挑戰在於厚度與帶寬難以兩全，要增加吸收帶寬就要採用多層式結構，厚度就居高不下，難以運用在飛行器上。上世紀60年代，碳氧化鐵或氧化鐵製成的磁性材料逐漸受到重視，因為它們可以較薄的厚度達到相同吸波效果，即便多層疊加也比傳統材料來得低。但它的問題是密度較大，而且較為脆弱，如何讓它貼附在飛機蒙皮上承受氣動負載成為高度機密的軍事技術。
△美國在二戰後秘密進行隱身材料與回波量測技術的研究，曾在T-33（右二）表面貼附2.5釐米厚的吸波材料進行空中測試，飛行員形容該機像雲霄飛車般難以駕馭
美國在上世紀60年代發展的SR-71可能就用上了這類吸波材料，可惜外型不夠隱身而沒有發揮太大效果。上世紀70年代發展的F-117雖然運用了隱身外型的原理，但由於計算機計算能力不足，表面由大量平面拼接而成，理論上在表面爬行的電磁波在邊緣會產生大範圍散射而削減隱身效果，但洛克希德公司就在金屬蒙皮外包覆吸波材料來吸收這些能量，藉由外型與材料的搭配產生世上第一架隱身飛機。
△早期隱身飛機採用的黏貼式吸波材料在拆除時需要大量人工，後來都改用噴漆方式加快速度。諾·格公司在近年也為B-2研發了吸波塗料取代掉900多米長的吸波 “膠帶”，採用機器人噴灑以精確控制吸波塗料的厚度
然而，吸波材料要黏貼在蒙皮上需要動用劇毒的有機溶劑，這使得隱身維修作業需要大量專業人力，且平常需要封閉的空調機庫來降低耗損。因此從F-22開始，除了使用噴灑式吸波塗料來縮短工時外，也開始將吸波材料嵌入飛機結構，而省卻維修工作。
前面提到，石墨很早就被用來當作吸波材料，因為它的電能損耗與導電性成正比，因此電波能量在傳遞的同時也被轉換成熱能。而在上世紀70年代後，將石墨纖維嵌入塑料的複合材料由於具有重量輕，強度高的特點，逐漸被應用在飛機上。兩種需求一拍即合，F-22的表面大量採用碳纖維複合材料製成，傳聞其纖維排列可能就運用了吸波原理，使其同時具備吸收電磁波能量的隱身效果。
△深圳光啟公司在2016年珠海航展中展出的多種超材料隱身結構與天線
而F-35戰機為了降低後勤成本，更加倚重吸波結構而非塗料。2011年，洛·馬宣佈F-35機身開始有部分零件使用納米碳管嵌入有機聚合物的複合材料，理由是其強度為碳纖復材的數倍，但重量卻減輕25-30%。但外界推測內情並不單純，這些納米碳管可能兼具吸波材料的效果，並可能運用上超材料的技術。不過，這裡的超材料並不是像隱形鬥蓬般可以讓電磁波從表面流過—這種概念仍然有太多問題要克服—-而是採用吸波材料的原理，但在極薄厚度中設計出高阻抗微結構，使雷達波 “進得來但是出不去”。
超材料的另一種運用是它對頻率的限制較為精準，可以讓特定頻率通過，卻阻擋其他頻率的電磁波。由於隱身飛機的雷達罩需要對自己的雷達透明，但卻能避免敵軍電波的穿透，一直是隱身材料中的最高工藝，很可能也能用納米尺度的超材料來強化效果。由此可知，殲-20採用的超材料應該是納米尺度的碳結構，目的就是強化隱身效果。
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