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打响上海科创品牌丨上海超导打破国外垄断,开启材料未来之门

2018-05-08 09:08:43    澎湃新闻  参与评论()人
“超导磁悬浮现象演示”场景

据上海超导的研究员介绍,能产生这两个现象是因为他们将上海自主生产的二代高温超导带材编制成小薄块置于小车和小飞碟内,通过液氮(温度为-196℃)给小车和小飞碟降温,使超导材料达到超导态,以保证超导材料的完全抗磁性与量子锁定能力。因此,被液氮降温的小车和小飞碟可以正向或反向悬浮在永磁体上/下,或是顺着永磁体轨道快速悬浮“飞行”。

科学家们正在将这一原理用在轨道交通上,打造未来高铁——超导低空列车。因为没有与地面的摩擦力,超导低空列车只受空气阻力影响,速度较高铁可提高2-3倍。目前,国外科学家已利用该技术实现了603km/h的全球轨道交通最高时速,并于2014年开始在东京与名古屋之间兴建第一条商用化的超导低空列车运行线。如果未来超导低空列车能实现在真空管道内运行,那运行时速有可能达到1500-2000km/h甚至以上。

超导低空列车模拟场景 资料图

超导材料还在可控核聚变领域有重要应用。国际上,以ITER项目为代表的基于托卡马克技术的可控核聚变发电装置已走入商用样机研制阶段,该类装置具有体积小、能耗低、无污染、无核废料等优势,将彻底改变未来世界能源格局。目前,全世界有数十家单位正在开展相关研发工作,随着二代高温超导材料性价比的继续提高,将带动可控核聚变发电装置核心部件超导磁体的性能提升和成本下降,从而大大加快装置的开发进度。

上海超导也在积极参与国内可控核聚变的项目。目前已开始为国际主要可控核聚变发电装置生产商批量供应材料。

ITER项目托卡马克聚变反应堆示意图 资料图

在科研装置上,超导材料还在粒子加速器领域发挥作用。粒子加速器是利用磁体磁场对特定粒子进行磁约束,从而进行科学实验和其他微观应用的装置。全世界在建和在筹的此类工程有数十项,都具有投资金额巨大(数十亿乃至数百亿),持续周期长(十几年)的特点。超导磁体作为粒子加速器的主要零部件,采用高温超导材料作为核心材料将大幅提升磁体性能。可以预计,随着粒子加速器在国内的落地,将极大推动二代高温超导带材的产业化推广。

欧洲大型强子对撞机LHC(Large Hadron Collider) 资料图

此外,粒子加速器还可以用于质子/重离子癌症治疗装置的核心单元,这是人类目前治疗癌症的几种最有效的手段之一。据统计,仅中国就有50多家医院在建设和筹建质子重离子治疗设备。该设备采用高温超导材料后可以大幅度减小设备的整体占地面积和重量,使得设备可以在现有医院有限的场地内安装。

据透露,上海超导已与中科院某所合作,依托国家大科学工程,共同探索粒子加速器未来应用。

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