中车长客版超导电动高速磁浮样车设计图

西南交大技术源、与中车唐山联合打造的高温超导高速磁浮工程化样车

航天科工三院·高速飞车·全尺寸超导航行试验

磁浮制式分类与速度等级：

高速超导磁浮列车的机理：为什么超导体能悬浮磁体？

TED演讲-英文/中文字幕

讲师：Boaz Almog

高速磁浮

超导

一个超薄的3英尺磁片如何使它自重7万倍的物体悬浮？在这个引人入胜且具有未来感的演示中，Boaz Almog 展示了量子锁定效应如何使一片超导体磁片在磁力轨道上漂浮--完全无摩擦，且无能量损耗。(翻译:CHEN-YUAN,审译:Yuguo-Zhang)

什么是超导体？超导体是如何发现的？

科学家发现许多金属和合金具有在低温下完全失去电阻和完全抗磁性的特性，具有这种性质的导体称为超导体。科学家曾经在超导体中激发了电流，发现在两年半的时间内一直没有任何衰减。

1911年，荷兰莱顿大学的卡末林—昂内斯意外地发现，将汞冷却到零下268.98℃时，汞的电阻突然消失卡末林—昂内斯称之为超导态。由于这一发现他获得了1913年诺贝尔奖。

1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质——当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。

完全抗磁（迈斯纳效应）——超导体最重要特征

1933年德国物理学家迈斯纳和奥森菲尔德对锡单晶球超导体做磁场分布测量时发现，在小磁场中把金属冷却进入超导态时，体内的磁力线一下被排出，磁力线不能穿过它的体内，也就是说超导体处于超导态时，体内的磁场恒等于零。这种效应被称为“迈斯纳效应”。

由于超导体“不允许”其内部有任何磁场，如果外界有一个磁场要通过超导体内部，那么超导体必然会产生一个与之相反的磁场，保证内部磁场强度为零，这就形成了一个斥力。当在一个超导体正下方放置一个磁体，并使磁感线垂直通过超导体的时候，超导体将获得垂直的上浮力。当这个力的大小刚好等于超导体的重力的时候，超导体就可以悬浮在空中。 在科幻大片《阿凡达》中就有设置的超导磁悬浮的情景。

超导磁悬浮的重要应用——高速磁悬浮列车

我国上海磁悬浮列车采用的是常规磁体悬浮技术，日本的磁悬浮列车采用的是超导磁悬浮技术，这是我们这期话题要讨论的。2003年12月2日，日本超导磁悬浮列车最高速达到581km/h（361 mph），2015年4月21日上午在山梨县实施了超导磁悬浮列车载人行驶试验，创下了时速603公里的最高时速录，不断刷新着陆地载人交通工具的最高速度。

超导线圈是磁悬浮列车的最关键设备之一，它使列车获得上浮、推进、导向力。日本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，其电压为22KV。日本的MLX01型列车装备的压缩机为目前世界上体积最小、能力最强的节能型车载液氦及液氮压缩机，并且实现了连续工作1万小时无故障的纪录。使得列车运行时一次充氦(氮)以后无需再补充液氮或液氦。

素材来源：TED视频、网易公开课、腾讯科技

顶图by中车长客、新闻联播、航天科工等

发布于：辽宁