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“高冷”材料应用“热”:荣获创新引领奖的上

时间:2020-10-13  来源:  作者:admin666  点击量:

  原标题:“高冷”材料应用“热”:荣获创新引领奖的上大神秘材料究竟长啥样?

  来源:上海大学

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  一块超导块材放入液氮中

  数十秒后冷却至超导状态的材料

  被放在永磁轨道上

  只需一个初动力

  超导块材便利用抗磁性

  实现了环绕轨道永恒旋转——

  超导磁悬浮由此诞生

  

  

  在国家会展中心(上海)第22届中国国际工业博览会现场,上海大学超导磁悬浮轨道交通模型的展位前人头攒动。来自理学院上海市高温超导重点实验室特聘副研究员周迪帆老师团队高温超导块材磁体及电机技术荣获了本届工博会创新引领奖

  

  

  超导材料是指那些在一定低温条件下呈现出零电阻和完全抗磁特性的材料,根据组成和转变温度的不同又分为高温超导材料和低温超导材料。周迪帆老师等所研制的高温超导块材是一种钙钛矿结构的人工晶体,在液氮及以下温度条件下,作为磁体可以产生高达17特斯拉的磁场,相当于1700个冰箱贴的磁场强度。

  

  

  

  虽然有着“高温”二字,但要想显示出超导性质,高温超导材料对温度条件的要求几乎接近零下200摄氏度,而这并非大多数人常识中的“高温”,只是相对于传统金属超导体所需的超低温度而言。“高温超导材料其实应该叫‘高冷’材料。”周迪帆老师解释道。

  科幻电影《阿凡达》中曾有这样一幕场景令人难忘:哈利路亚山悬浮在空中,云雾缭绕幻若仙境。而“托起”这一座座大山的神秘力量,便是影片虚构出的一种具有超强大临界磁场的室温超导矿石。

  

  

  与传统金属导体相比,超导材料具有零电阻、抗磁性和自稳定悬浮特性,应用于长距离输电时,通过电流大、电能损耗小;应用于磁悬浮轨道交通时,强大的磁场使得悬浮高度更高、摩擦力更小,为列车带来了更快的运行速度和更高的安全性。这也不难解释,无论在科幻世界还是现实世界,超导材料为何都如此“抢手”。

  然而,尽管应用前景十分美好,超导材料的使用却因条件苛刻、成本昂贵等原因受到限制。高温超导重点实验室高温超导材料研发的初衷,便是致力于在降低使用成本的基础上,最大限度发挥超导材料的独特性能。从临床诊断的核磁共振成像技术,到“人造太阳”国际热核聚变实验反应堆的组装,性质“高冷”的高温超导材料在医疗、能源、交通等各领域都有着巨大发展潜力和重大战略意义。

  

  技术的突破离不开实验室团队成员齐心攻关、通力合作。实验室刚起步时,从一个零件的设计,到电路板的绘制、搭建,都要自己探索。“同学们都很能吃苦,女生也已经习惯了每天搬运几十斤重的液氮罐。”周迪帆老师回忆,“从零到一”的过程是辛苦和难忘的。

  

  目前,实验室正在与地方高校、企业合作,聚焦于开发高温超导磁体电机样机和超导磁悬浮轨道交通的相关研究。“未来,使用超导材料的磁悬浮列车速度能够再提升一倍,达到600公里/小时。”周迪帆说,“我们正在努力让这一展望成为现实。”

  来源:理学院

  撰稿:杨倚天

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