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超导技术能否催生磁悬浮列车和廉价电力？

http://cn.newmaker.com 4/7/2006 9:14:00 AM 中国科技信息网

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展厅 6	铁路与轨道交通展厅铁路养护工具, ...

在十年前，人们曾经幻想超导技术在未来可以给我们带来种种的好处，比如高速磁悬浮列车、所有办公室都有超速运行的计算机以及大量的廉价清洁电力等。由于在替代原有的铜线作为电力输送的载体方面取得的重大突破，超导体运送电力方面的表现是近乎完美的。

但由于超导体材料目前在应用方面还存在许多技术障碍，使得要生产出真正能面向大众的未来产品还有很长一段路要走。其中一个最大的难题就是，超导体材料通常都结合强大的磁体使用，而磁场又阻碍超导体内自由电子的流动，就如同刹车一样。

目前来自美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)的研究人员发现了一个能够阻止磁场对自由电子束缚的方法——即在超导电线内加入一种特殊的纳米级微点构造。橡树岭国家实验室该项目负责人埃米特－戈雅尔说：“因为大多数的（超导体）应用都涉及高强磁场问题，我们不得不寻求一种能维持超导体内电流流动的方法。”

纳米点（Nanodots）

科学家目前已经发现了一种可行的方法可以克服将超导电线低温冷却的技术障碍。由于传统的超导体适用环境都在零度以下，这一温度对于现实应用还是太低了，应用成本偏高。于是科学家们将他们的希望寄托在高温超导体（HTS）上，而陶瓷目前看来是最好的候选材料。陶瓷通常属于绝缘体，但相比较其他大多数材料来说，要使陶瓷表现出超导性的温度要略高一些——大约在-200°C (-328°F)，或液氮中的相同温度。由于液氮是一种相对比较便宜的冷却剂，高温超导体电线对于磁悬浮和超导电力输送网来说是个比较现实的材料。

但陶瓷高温超导体电线同其他超导体材料一样面临着磁性干涉，戈雅尔和他的研究小组目前已经把他们的发现发表在了最新一期的《科学》杂志上，他们使用纳米技术解决了这一困惑。科学家们使用纳米点柱将高温超导体线的内衬包裹起来，这种纳米点柱是一种由激光制造的纳米级的“麻点”。

这种麻点超导线经测试发现，其在维持电流的超导流动时表现出了很高的效率。戈雅尔说：“这种纳米点使得超导体内的磁力线局限在了一个特殊的区域内。”这些纳米点就如同很小的容器，捕捉了磁场。但并不仅仅是纳米点自身阻止了磁力干涉，其在超导线内衬中的布局也帮助产生了这种效果。

磁悬浮列车

作为美国超导体公司的主席和首席执行官，格雷格－尤雷克是最早想到把高温超导体的开发的潜力从政府试验室（如ORNL）推向工业应用的人之一。早在1995年，尤雷克的公司就和位于美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)合作，致力于用超导材料将电线包裹的技术。

11年后，这一技术正走向商业及工业应用。尤雷克说：“这一技术最终得到了实现。我记得在1988年有个记者曾经给我打电话并问我：磁悬浮列车在哪？”他的回答很可能是：在日本，但要到20年后。在2005年秋天，一列由日本中日本铁路公司(Central Japan Railway Co.)开发的实验磁悬浮列车在日本的磁轨上以310英里每小时（500公里每小时）的速度测试运行。

在该测试中，美国超导体公司的高温超导电线被应用到了超导电磁石中，这种电磁石使得整趟列车能够在坚固的导轨上悬浮四英寸（10厘米左右）。但这并不是未来的磁悬浮列车，未来的列车不会依靠这种超导电线。

使用这种技术来改造原有的电网将使得大量的电力能够供应到那些缺乏电力的城市。尤雷克说：“到2006年的12月份，我们将第一次把我们的商业超导体材料应用到电网中去。”因为高温超导电线相比其他电线，可以用很小的体积输送大量的电力，“通过地下电网，用一根超导电缆就可以输送更多的电力，而且可以缓解输电线路的拥塞。”

将高温超导电线推向市场的一个重要因素就是降低其生产价格。尤雷克预示说：“十年后，超导电线的生产价格将大体相当于目前铜线的生产价格。”

英文原文链接参见：http://news.nationalgeographic.com/news/2006/04/0403_060403_maglev_trains.html

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