走近“颠覆性技术”:超导磁悬浮列车将更高速和安全

[百科] 时间:2024-04-23 18:22:33 来源:蓝影头条 作者:知识 点击:187次

  不久前,走近我国科学家在铁基超导体统一相图研究上取得进展,颠覆导磁人们对铁基超导的性技悬浮物理特性认识更进一步。而在3年前,术超中科院物理所和中国科技大学的列车研究团队以在铁基超导研究上的突破,获得国家自然科学一等奖,将更结束了该奖项连续3年的高速空缺。超导为何如此重要?

  如果采用超导输电线,和安我国每年节省的走近电量相当于数十个发电厂的发电量

  把材料置于零下两三百摄氏度的温度下,将会怎样?超导材料的颠覆导磁表现是:电阻突然消失了。这可不是性技悬浮简单的变化,零电阻的术超超导体被认为有望给电力工业带来革新。

  日常生活中,列车电器、将更电线会发热,高速是因为电流和电器、电线发生了“摩擦”,这种“摩擦”就是电阻的来源,电阻产生的热量实际是电能浪费。事实上,电在从发电厂“赶往”工厂、住宅、学校的路上,就已经被输电线的电阻消耗了不少。

  专家介绍,因为电阻为零,超导材料在传输电的过程中就没有损耗。此外,采用超导输电还能简化变压器、电动机和发电机等热绝缘,并保证输电的稳定性,提高输电的安全性。

  有专家测算,目前采用铜或铝导线的输电损耗约为15%,我国每年的输电损耗就达1000亿度左右;如果采用超导输电线,每年节省的电量相当于数十个发电厂的发电量。

  超导材料另一个特性是完全抗磁性,即超导体一旦进入超导态,就如同练就了“金钟罩、铁布衫”一样。这是因为超导体在靠近磁场时会在其表面感应出超导电流,这个超导电流会在超导体内部产生一个与外磁场方向相反大小相等的磁场,外界磁场根本进不去,两种磁场相互抵消,从而体内的磁感应强度为零。

  专家表示,无论是先置入外磁场中后降温到超导态,还是先降温到超导态再放入外磁场中,外磁场的磁力线都无法穿透到超导体内部。超导磁体具有体积小、稳定度高、耗能少等多种优势,因此临床上采用的高分辨核磁共振成像技术,很多依靠的是超导磁体。

  抗磁性还让超导体能在交通领域大展身手。由于磁力线几乎无法进入超导体的体内,将超导体置于普通磁体产生的磁场中时,会达到悬浮的效果,高速超导磁悬浮列车设想应用的正是这一原理。超导磁悬浮列车将为人们提供更高速、稳定和安全的轨道运输。

  超导大规模应用的难点是,缺乏适合应用的、临界温度更高的超导体。1911年,荷兰物理学家昂内斯等人测量金属汞的电阻时,惊奇地发现温度降至极低后,汞的电阻突然消失。金属汞也成为人类发现的第一个超导体。

  不过,汞要冷却到4.2K(0K等于零下273摄氏度,4.2K约为零下269摄氏度)才有超导现象。这是一个极低的温度,需要依靠昂贵的液氮来维持,推广应用几乎不可能。因此,从超导现象发现第一天起,科学家一直在寻找有应用价值的高温超导体。

(责任编辑:娱乐)

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