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世界首条高温超导高速磁浮样车下线,我国技术已达世界领先水平
创新推进委员会官方网站 www.capsc.org.cn  发布时间:2023-04-02
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       一:世界首条高温超导高速磁浮样车下线 我国高温超导磁浮列车技术已达世界领先水平。

       随着超导材料性能不断提高和完善,我国科学家们正在积极开展高温超导应用技术的研究,其中诞生了一个重要领域的研究应用——高温超导磁浮列车。今年1月13日,中国自主研发设计、自主制造的世界首台高温超导高速磁浮工程化样车及试验线,在西南交通大学正式启用。这辆采用全碳纤维、流线型头型的样车,设计时速620公里,有望创造在大气环境下陆地交通的速度新纪录。这是一项由中国自主研发的高科技,曾一度被业内认为,比登月还难的技术,却在今年的一月份被中国的科研人员取得了重大的突破,中国这项技术的诞生,让世界各国羡慕不已,就连美国也感到自叹不如。让世界为之震惊的中国科技到底有多强大,下面就让我们一起来了解一下。汽车、飞机、现代船舶,原来都不是中国人。就包括我们现在领跑世界的高铁,也是从引进开始,进行消化吸收再创造,从跟跑变为领跑。但我们这个技术,就完全是中国人的原创。它将成为一种颠覆性的交通方式,填补陆地交通和航空交通的速度空白。高温超导磁浮列车打破了传统列车的速度,同时,也意味着中国的列车速度将迈近600公里时速的大门,这是什么概念?要知道,普通的民航飞机的时速才900公里左右,这也就是说,未来的中国将开启陆地起飞的模式。

       二:想要了解什么是高温超导磁悬浮列车,我们就得先了解什么叫磁悬浮。

       众所周知电磁系统会产生吸引力或是排斥力,而磁悬浮列车就是通过这些力的作用从而实现悬浮。并以电磁力作为导向,通过直线电机将电能转换为动能,从而为列车的前行提供动力。由于磁悬浮可以避免轮轨之间的接触,所以列车与轮轨之间摩擦阻力为零,既减轻了轮轨的磨损,也延长了磁悬浮列车轮轨的使用寿命。另外,磁悬浮列车运行过程中不产生噪音,不排放尾气,对于环保来说十分有利。磁悬浮列车可以采用3种原理实现悬浮,即电磁悬浮、电动悬浮和高温超导悬浮。最常见的是电磁悬浮,它的基本原理就是‘电生磁’,即通电后产生悬浮。此外电动悬浮,顾名思义就是“动生电”,即运动起来后产生悬浮。关于电动悬浮,目前日本的低温超导电动悬浮技术已相对成熟并正在建设商业运行线。在2015年,日本低温超导磁浮列车创下了时速603公里的速度纪录,之后商业应用的速度达到时速505公里。高温超导磁浮技术利用了非理想第二类高温超导体在混合态中的磁通钉扎特性,实现稳定悬浮导向一体化。因此,高温超导磁浮也被称为“高温超导钉扎悬浮”。这里所谓“高温”指的是零下196℃,这个温度显著高于低温超导体所对应的温度要求(零下269℃),意味着可以用更经济的方式实现悬浮。“日本的低温超导磁悬浮技术要求零下269℃,需要用液氦来冷却,这在全世界都是稀缺资源。但高温超导磁悬浮用液氮就行了,空气中78%都是氮气。所以液氮成本较低,同时也节能环保。

       三:高温超导磁浮的工作原理。

       高温超导体独有的强钉扎能力使得磁力线既难逃离钉扎中心的束缚,也难渗透进入超导体内。这种独特的钉扎特性使得超导体能够随外磁场的变化而感应出阻碍这种变化的超导强电流。这种超导电流与外磁场的电磁相互作用,在宏观上产生与悬浮体自身重力平衡的悬浮力,并提供横向稳定所需的导向力。与常规导体不同,高温超导体的电阻近似为0。因此产生的感应电流会在超导体内一直循环下去,而感应电流产生的磁场与轨道磁场方向相反,将相互作用产生悬浮力。车载悬浮系统和轨道都不需要供电。列车悬浮起来后,保持悬浮状态,唯一需要的是液氮,液氮使超导材料一直处于超导工作状态。高温超导磁浮还有一个显著的特点——列车前进方向的磁阻力几乎为0。“在这些优势的加持下,高温超导才能帮助磁浮列车实现‘奔跑’,甚至更适合未来交通的超高速应用。与其他磁悬浮技术相比,高温超导磁悬浮技术尤其适合未来的真空管隧道交通运输,理论预计速度可高于1000公里/小时。

       四:高温超导磁浮列车有什么优势。

       一:节能。高温超导磁浮列车不充电,也不烧油,只需使用液氮作为动力,而且车身不需要车载电源和繁琐的动力系统,百公里只需消耗一点液氮,才是真正的节能环保。二:安全性。磁轨道和高温超导体的抗磁性使列车得以悬浮,但是除了在磁性和抗磁性的牵引作用下悬浮外,还存在着一种被称为“钉扎力”的东西,这种“钉扎力”使列车不会脱轨,也不会发生意外,而且无论怎样脱轨,这种“钉扎力”都会自动把列车拉回轨道。就算你想故意让他脱身,也只能用炸弹来代替。三:节省金钱。大家都知道,世界上最先进的技术之一就是省钱,毕竟未来任何昂贵的技术都是电影里才有的,真正的高科技都在向低成本方向发展。高温超导磁浮列车的动力来自廉价而环保的液氮,并且由于有“钉扎力”的存在,其内部并不需要复杂的控制系统和车载电源,整个列车只需要座椅和液氮。此外,磁悬浮列车完全悬浮在轨道上,与轨道没有任何接触,没有任何摩擦,也没有任何损失,使得其运行成本之低,令人难以置信。

       五:何时才能将高温超导磁浮列车应用到生活中?

       高温超导磁浮列车项目负责人金朝辉表示,中国已经具备建设高速磁悬浮试验线和产业落地的基础。首先,高温超导磁悬浮列车的土建技术非常接近于现有的高铁技术,桥梁、隧道、路基的形式都很类似,主要变化是将钢轨变成了磁轨。二,中国的稀土资源储备极其丰富,若将其应用于高温超导磁浮线路中,完全足以支持轨道建设,因此磁轨也具备建设生产和产业落地的条件。其三,国内多家单位均可制备高温超导块材,但受限于需求量较小,暂时未实现量产。若实现工程应用,在市场驱使下可以在短时间内实现量产。其四,其他如直线电机、列车控制技术、安全管理技术等,中国均已具有成熟的技术和完整的产业链支持。因此,中国在高速超导磁悬浮列车完全具备建设高速试验线和后续产业落地的基础。高温超导高速磁浮列车技术基本成熟,目前的当务之急是需要结合应用场景建设长距离试验线,完成系统中集成的验证工作,打通投入商用的最后一关。对于高温超导高速磁悬浮列车投入商用的时间表,西南交通大学副校长何川预计:如国家支持建设长距离试验线,短则两三年,长则五六年。

       如今的我国成功地研制出第一台高温超导高速磁悬浮样车,这意味着在磁悬浮列车领域我国有可能超越日本和德国的地位。中国将会全面迎来高铁时代!中国已经在多个领域实现了从跟随模仿到齐头并进,甚至在少数领域还实现了反超,相信中国的明天会越来越好。我们在科技带来喜悦的同时,不要忘了背后默默付出的每一个人。正是因为他们在背后默默地付出,才有我们现在稳定幸福的生活。让我们一起为祖国的英雄点赞。

 
 

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