高温超导磁浮列车“奔逸绝尘”：设计时速620公里 室温超导是未来研究方向

中国科技新闻网1月19日讯 （高运韬）“重达12.5吨的列车悬浮在铁轨上方，就像飘在水面上的叶子，用一只手就能推动”。如同科幻电影般的情景真真切切地映入了人们的眼帘。日前，世界首台高温超导高速磁浮工程化样车及试验线正式在位于四川成都的西南交通大学启用，标志着高温超导高速磁浮工程化研究从无到有的突破。

何谓“高温超导”，又何来“神力”？

磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成，在目前的绝大部分设计中，这三部分的功能均由磁力来完成。首先，说到悬浮系统。我们就要首先引入超导概念，据介绍，超导是指某些材料在温度降低到某一临界值以下时，电阻突然消失的现象，而具备这种特性的材料称为超导体。而高温超导就是指相较其他超导物质相对较高的临界温度的物质在液态氮的环境下产生的超导现像，所谓“高温超导体”即临界温度在40K（约零下233摄氏度）以上的超导体。

用来提供列车前进力的系统是主要位于轨道两侧的线圈，当给线圈通电时，线圈将会成为电磁体。由于它与列车上的超导电磁体有同极排斥，异极相吸的相互作用，列车在力的作用下会动起来。为了不断提供前进动力，使列车开动起来，就要使这一过程不断持续并循环，轨道线圈的磁极就需要不断发生变化，交流电即可实现这一功能。通过电能转换器调整在线圈里流动的交流电的频率和电压，通过改变磁力的大小及方向就可以控制列车行驶的车速及方向。

新技术和新工艺

此次启用的高温超导高速磁浮工程化样车采用全碳纤维轻量化车体、低阻力头型等新技术和新工艺，设计时速达到了620千米，有望创造陆地交通速度新纪录，西南交通大学教授邓自刚表示，高温超导磁有一个显著的特点——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。列车底部安装有超导体，轨道则是永磁体，在液氮的作用下，不仅列车可以自悬浮在轨道上，同时依靠两者间产生的“若即若离、又不离不弃”的“钉扎”特性，只要超导态存在，不论对车辆施加任何一个方向的力，系统都能自动把车体“拉回来”，实现“永不脱轨”。由于超导体最大的优点是没有电阻，可减少电流传输过程中的热消耗，所以十分节能，它的导电能力是常规导体铜线的几十倍以上。“因此在磁浮轨道交通系统中使用超导磁体，不但可以产生更大的悬浮力、导向力和驱动力，而且更加节能、环保。”

作为革命性的技术创造，高温超导磁浮列车技术诞生于西南交通大学，该技术拥有无源自稳定、结构简单、节能、无化学和噪声污染、安全舒适、运行成本低等优点，是理想的新型轨道交通工具，适用于多种速度域，尤其适合高及超高速线路的运行。下一步计划结合未来真空管道技术，开发填补陆地交通和航空交通速度空白的综合交通系统，为远期向1000km/h以上速度值的突破奠定基础。

室温超导体将又更大研究价值

邓自刚称：“我们现在是用低温条件换取超导，目前发现的室温超导体是用高压条件换取超导，如果未来能发现在大气环境下工作的室温超导材料，将会进一步提升磁浮列车研究的应用价值。”

目前我国正在大力开展超导材料制备及其应用研究。而不断探索更高临界温度的超导体，并加强与超导技术应用密切相关的低温制冷技术和低温系统的研究，是未来的大方向。值得注意的是，科学家们正在研究在室温下没有电阻和磁场驱逐的超导材料，也就是室温超导材料。在最新研究中，科学家在高达260万个大气压的条件下，制作的碳硫氢化材料将此前的超导温度纪录提高到了约15摄氏度，首次在室温下观测到了超导现象。