中文字幕第一区,欧美在线看片a免费观,www.91区域,久久久无码精品国产

隨著超導(dǎo)材料性能不斷提高和完善，科學(xué)家們正在積極開展高溫超導(dǎo)應(yīng)用技術(shù)的研究，其中誕生了一個重要領(lǐng)域的研究應(yīng)用——高溫超導(dǎo)磁懸浮列車技術(shù)。

 

作為革命性的技術(shù)創(chuàng)造，高溫超導(dǎo)磁懸浮列車技術(shù)在我國已有相關(guān)研究進(jìn)展。就在13日，具有*自主知識產(chǎn)權(quán)的，世界首條高溫超導(dǎo)高速磁浮樣車及試驗(yàn)線，在西南交通大學(xué)下線。這標(biāo)志著高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化研究從無到有的突破，具備了工程化試驗(yàn)示范條件。

 

那么高溫超導(dǎo)如何幫助磁懸浮列車實(shí)現(xiàn)“奔跑”？在未來我國怎樣建成“超級高鐵”？對此，科技日報(bào)記者采訪了西南交通大學(xué)鄧自剛教授。

高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)讓列車實(shí)現(xiàn)靜止懸浮

“磁懸浮根據(jù)懸浮力的產(chǎn)生原理不同，主要分為電磁懸浮、電動懸浮和高溫超導(dǎo)磁懸浮。見的是電磁懸浮，它的基本原理就是‘電生磁’，即通電后產(chǎn)生懸浮。”鄧自剛說，此外電動懸浮，顧名思義就是“動生電”，即運(yùn)動起來后產(chǎn)生懸浮。

關(guān)于電動懸浮，目前日本的低溫超導(dǎo)電動懸浮技術(shù)已相對成熟并正在建設(shè)商業(yè)運(yùn)行線。在2015年，日本低溫超導(dǎo)磁懸浮列車創(chuàng)下了時速603公里的速度紀(jì)錄，之后商業(yè)應(yīng)用的速度達(dá)到時速505公里。

日本低溫超導(dǎo)電動懸浮列車技術(shù)是利用車載低溫超導(dǎo)磁體與閉合“8”字形線圈的相對運(yùn)動，在線圈中感應(yīng)出渦流，渦流再產(chǎn)生感應(yīng)磁場，感應(yīng)磁場與磁體磁場互相作用產(chǎn)生電磁力，從而實(shí)現(xiàn)懸浮。

我國已成為世界高鐵大國，技術(shù)、裝備、建設(shè)和運(yùn)營達(dá)到水平，部分處于水平。除了響當(dāng)當(dāng)?shù)母哞F名片，在磁懸浮列車技術(shù)上，為保持優(yōu)勢地位，西南交通大學(xué)正在持續(xù)推進(jìn)原創(chuàng)的高溫超導(dǎo)磁浮列車技術(shù)。

高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)，利用非理想第二類高溫超導(dǎo)體在混合態(tài)中的磁通釘扎特性，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定懸浮。因此，高溫超導(dǎo)磁懸浮也被稱為“高溫超導(dǎo)釘扎懸浮”。其懸浮原理為“感生電”，即置于永磁體上方的高溫超導(dǎo)體處于超導(dǎo)態(tài)時，隨工作位置處的磁場變化，超導(dǎo)體內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)電流。

與常規(guī)導(dǎo)體不同，高溫超導(dǎo)體的電阻近似為0。因此產(chǎn)生的感應(yīng)電流會在超導(dǎo)體內(nèi)一直循環(huán)下去，而感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場與軌道磁場方向相反，將相互作用產(chǎn)生懸浮力。因“感生電”原理，車載懸浮系統(tǒng)和軌道都不需要供電。

此次下線的世界高溫超導(dǎo)高速磁浮工程化樣車重達(dá)12.5噸，但是它就像是一片漂浮于水面的葉子，僅用手就能輕松向前推動。為何如此神奇？答案就是：高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)使它實(shí)現(xiàn)了靜止懸浮。

 

“列車懸浮起來后，保持懸浮狀態(tài)，需要的是液氮，液氮使超導(dǎo)材料一直處于超導(dǎo)工作狀態(tài)。”鄧自剛說，空氣中78%都是氮?dú)猓砸旱杀据^低，同時也節(jié)能環(huán)保。

他表示，除了能讓列車實(shí)現(xiàn)不通電懸浮、靜止懸浮，高溫超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)還有一個更顯著的特點(diǎn)——列車前進(jìn)方向的磁阻力幾乎為0。“在這些優(yōu)勢的加持下，高溫超導(dǎo)才能幫助磁懸浮列車實(shí)現(xiàn)‘奔跑’，甚至更適合未來交通的超高速應(yīng)用。”

高溫超導(dǎo)材料具有磁通釘扎特性，能“捆綁”磁力線

據(jù)介紹，目前任何一種磁懸浮列車制式都能實(shí)現(xiàn)懸浮、導(dǎo)向、驅(qū)動這三項(xiàng)最重要的功能。鄧自剛解釋，導(dǎo)向也可以用“感生電”來解釋，更形象的解釋是高溫超導(dǎo)材料具有磁通釘扎特性，對磁力線有束縛作用，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向功能。

“由于超導(dǎo)體在軌道上方，磁力線將穿透超導(dǎo)體，但如果磁力線被釘扎在超導(dǎo)體里面，要想移動超導(dǎo)體，它就會產(chǎn)生一個回復(fù)力，阻礙車體的移動，所以說回復(fù)力會起到導(dǎo)向作用，使列車不會發(fā)生脫軌。”他說。

從驅(qū)動功能方面來說，磁懸浮列車都是依靠直線電機(jī)進(jìn)行牽引，直線電機(jī)產(chǎn)生一個行波磁場，然后拉著列車不停地“奔跑”。直線電機(jī)與車體之間也沒有接觸，由車上永磁體組成的動子和線路上線圈組成的定子構(gòu)成，兩者相互作用，產(chǎn)生牽引力或制動力。

當(dāng)然，磁懸浮列車的底部裝有懸浮裝置，被稱為“杜瓦”。杜瓦里面有超導(dǎo)材料，可以把它理解為列車的“車輪”。因此，要讓列車懸浮，車載高溫超導(dǎo)材料、地面永磁軌道和液氮三要素。

“不同的磁懸浮技術(shù)采用的導(dǎo)體也有所不同，按照所采用的導(dǎo)體材料劃分為常導(dǎo)磁懸浮、高溫超導(dǎo)磁懸浮和低溫超導(dǎo)磁懸浮。常導(dǎo)磁懸浮使用的是常規(guī)導(dǎo)體材料，比如銅或鋁；高溫超導(dǎo)磁懸浮和低溫超導(dǎo)磁懸浮使用的是超導(dǎo)材料，其電阻近似為0。”鄧自剛介紹，此次高溫超導(dǎo)磁懸浮列車使用的是釔鋇銅氧高溫超導(dǎo)材料。

鄧自剛告訴記者，由于超導(dǎo)體的優(yōu)點(diǎn)是沒有電阻，可減少電流傳輸過程中的熱消耗，所以十分節(jié)能，它的導(dǎo)電能力是常規(guī)導(dǎo)體銅線的幾十倍以上。“因此在磁懸浮軌道交通系統(tǒng)中使用超導(dǎo)磁體不但可以產(chǎn)生更大的懸浮力、導(dǎo)向力和驅(qū)動力，而且更加節(jié)能、環(huán)保。”

此次成功下線的世界首條高溫超導(dǎo)高速磁浮樣車及試驗(yàn)線，鄧自剛表示，結(jié)合西南交通大學(xué)此前建成的真空管道高溫超導(dǎo)磁浮車高速試驗(yàn)臺，試驗(yàn)速度可達(dá)400km/h，可開展高溫超導(dǎo)磁浮車動力學(xué)、氣動、振動、噪聲等方面的研究。

“高溫超導(dǎo)磁懸浮是理想的新型軌道交通技術(shù)，適用于多種速度域，尤其適合高速及超高速線路的運(yùn)行。下一步將結(jié)合真空管道技術(shù)，開發(fā)陸地交通和航空交通速度空白的綜合交通系統(tǒng)，為遠(yuǎn)期向時速1000千米以上速度值的突破奠定基礎(chǔ)。”鄧自剛表示。

未來室溫超導(dǎo)體對磁懸浮技術(shù)來說更加有應(yīng)用價值

，超導(dǎo)是指某些材料在溫度降低到某一臨界值以下時，電阻突然消失的現(xiàn)象，而具備這種特性的材料稱為超導(dǎo)體。所謂“高溫超導(dǎo)體”，是指臨界溫度在40K（約零下233攝氏度）以上的超導(dǎo)體。

“除了磁懸浮外，超導(dǎo)材料在眾多領(lǐng)域也有相關(guān)研究應(yīng)用。目前，低溫超導(dǎo)材料已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，主要用在醫(yī)學(xué)的核磁共振上。”鄧自剛介紹，超導(dǎo)技術(shù)被稱為21世紀(jì)電力工業(yè)的高技術(shù)儲備，可有效解決當(dāng)前的能源、交通等問題，如今國內(nèi)外正在研究應(yīng)用于高壓線輸電的高溫超導(dǎo)電纜，應(yīng)用于各種設(shè)備的超導(dǎo)電機(jī)等。

“超導(dǎo)電機(jī)重量輕、體積小，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)中具特別優(yōu)勢，所以將超導(dǎo)電機(jī)用于風(fēng)力發(fā)電也是目前的研究熱點(diǎn)。同時，超導(dǎo)在所有與電相關(guān)的領(lǐng)域，比如信息、檢測、交通運(yùn)輸、電力技術(shù)等都能廣泛應(yīng)用，有著重要的研究和開發(fā)價值。”他說。

目前我國正在大力開展超導(dǎo)材料制備及其應(yīng)用研究。而不斷探索更高臨界溫度的超導(dǎo)體，并加強(qiáng)與超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用密切相關(guān)的低溫制冷技術(shù)和低溫系統(tǒng)的研究，是未來的大方向。

值得注意的是，科學(xué)家們正在研究在室溫下沒有電阻和磁場驅(qū)逐的超導(dǎo)材料，也就是室溫超導(dǎo)材料。在研究中，科學(xué)家在高達(dá)260萬個大氣壓的條件下，制作的碳硫氫化材料將此前的超導(dǎo)溫度紀(jì)錄提高到了約15攝氏度，在室溫下觀測到了超導(dǎo)現(xiàn)象。“我們現(xiàn)在是用低溫條件換取超導(dǎo)，目前發(fā)現(xiàn)的室溫超導(dǎo)體是用高壓條件換取超導(dǎo)，未來能在大氣環(huán)境下工作的室溫超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)，對磁懸浮列車技術(shù)更加有應(yīng)用價值。”鄧自剛說。

來源：科技日報(bào)