揭秘时速4000公里“超级飞铁”的神秘技术,史上六次因其获诺奖
超导,大家高中课本中都学过。讲的就是当一个导体的温度达到临界点时它的电阻为零,把这项技术应用于输电线路中,就会大大降低电网的能量损耗。但大家似乎忽略了超导了另一个更厉害的特性“迈斯纳效应(完全抗磁)”,也就是说达到临界点的导体很任性,不允许一丢丢磁力先穿过它的身体。如果有磁场非要介入,它就会任性的飞起来。
从液态氮里捞出来的超导体,不仅能悬浮在磁铁上,还能倒立
前段时间,朋友圈被***要研发“飞铁”刷屏了。最大运行速度最终能达到4000公里/小时的超级飞铁,应用了两项关键技术,一项是***集团特别擅长的真空管道技术,一项就是上面提到的超导磁悬浮技术。
磁悬浮有两种,一种是普通意义上磁极之间的相互作用力,下图这样的悬浮观赏花盆也很美;另一种就是炫酷的超导磁悬浮技术,液态氮给它带来的那股“仙气儿”,让它更加富有神秘感。
而如果把超导体放在铺有永磁体的磁极交替的轨道上,它就会不知疲倦的奔跑起来。是不是有一种腾云驾雾的感觉。
又因为超导体能够倒立在磁铁上,所以有人又玩出了新花样。他们把永磁体轨道做成了过山车的模式,但这也丝毫不影响超导体在轨道上自由穿梭。
超导体有多厉害,从它研究历史上获得诺贝尔的次数也能略见一斑。据查,从1900年6月,诺贝尔奖设立100多年来,先后有六次将诺贝尔颁发给了研究超导体的科学家。其中包括1913年超导体的发现者荷兰科学家坎麦林;1962年苏联科学家维多维奇.兰道创立低温超导中间态的层状结构;1972年美国科学家巴丁,库珀,施赖费超导微观理论的提出;1973年超导隧道效应研究者的三位科学家;1973年美国科学家安德森提出量子模型,解释超导转换温度与杂质的效应;1987年两位科学家因开发超导材料获奖。
虽然超导很厉害,但因为它需要很低的临界温度,它的应用目前来讲并不是很广泛。我国现有的磁悬浮列车技术都是应用的常规的磁悬浮技术,只有日本的列车采用的是超导磁悬浮技术,它的最高速度可以达到581km/h,创下车厢车辆间的陆地极速。
日本的超导磁悬浮列车上,每一车载强磁单元上分别装有一台液氦及一台液氮压缩制冷机。使用的超导物质是将超细铌钛合金多芯线埋入铜母线内制成的超导电线,当此种超导电线浸入液氦(-269℃)中时进入超导状态产生强大磁场。这是世界上首次在实用运输设备上用超导技术实现可获得550公里稳定时速的大功率强磁线圈。在超导磁悬浮列车上,日本还是相当厉害的,不服不行!
话说回来,如果中国的飞铁研究成功,不知要比日本的超导磁悬浮列车快多少倍。而且提出这样的预案,也是早就有所准备的。就先前面提到的,中国的***集团对于真空管道方面的技术已经有一些成熟的研究。在超导材料方面,中国有一位泰斗级的人物。
赵忠贤院士
赵忠贤院士,是我国高温超导研究的奠基人之一,坚持高温超导材料研究40多年。曾获2016年国家最高科学技术奖--国家自然科学一等奖,同年获得该项大奖的还有诺贝尔奖获得者屠呦呦。
所谓的高温超导是相对于低温超导而言的,是指临界温度在 40K(约零下 233 摄氏度)以上的超导体。超导材料的临界温度越高,获得它的超导行越容易,而有人曾调侃,如果能发现室温下的超导体,我们现在的世界就跟阿凡达的潘多拉星球差不多了。
赵忠贤院士是将我国高温超导拉向世界一流水平的科学家,他在2008年创造的铁基超导转变温度55K的记录一直保持到现在。而且2015年,赵忠贤先生荣获超导界最高荣誉马蒂亚斯奖。所以在高温超导方面中国也有绝对的实力。
总之中国的“飞车”不是梦,以后我们可以坐上“传送门”瞬间转移了!