超导磁悬浮列车：创新科技引领未来交通

在超导研究的早期，物理学家注意到超导体的抗磁性问题。具体地讲，人们是通过一个实验来演示的。

制作一个铅环和一个铅球，而后降低温度，铅的临界温度为7.2开，当温度达到7.2开以下时，铅环和铅球都变成了超导体。利用磁感应，使铅环内产生感应电流，环形电流产生磁场；并且这个磁场使铅球表面产生感应电流，感应电流产生的磁场，磁场方向与铅环产生的磁场方向相反，因此铅球受到的磁力向上。当这个磁力与铅球的重力达到平衡时，铅球便悬浮在铅环的上方。这种现象给人们一个很重要的启发，是否可以利用这种性质来开发出新的交通工具——磁悬浮列车。

早在1966年，美国科学家就提出了研制超导磁悬浮列车的设想。后来，除了美国，英国、德国、瑞典和日本的科学家也都相继开展研究。几十年下来，德国和日本都取得很大的进展，而且列车的速度可达500千米/小时。如果在北京与上海之间开通这种列车，只需2.8小时就可到达，也就是说，一天跑两个来回是不成问题的。

磁悬浮列车利用的材料是磁场强、体积小、重量轻的超导磁体。磁悬浮列车的原理是运用磁铁“同性相斥，异性相吸”的性质，使磁铁具有抗拒地心引力的能力，即“磁性悬浮”。这种原理运用在铁路运输系统上，使列车完全脱离轨道而悬浮行驶，时速可达几百千米。

列车是怎样悬浮起来的呢？研究人员在列车车厢的底部安装超导磁体，在列车行进的路面上埋设许多闭合矩形铝环，借此构成一种“铝轨”。当列车行进时，超导磁体相对于铝环运动，并在铝环中感应出强大的电流，由于电磁感应，这电流形成极强的磁场。由于铝环产生的磁场与列车上的超导磁体的磁场方向是相反的，所以产生斥力。这就使列车悬浮起来。一般来说，使列车悬浮起来，车速大约是150千米/小时。可见，在列车开始行进时，它仍然需要轮轨行进一段路程，在停车之前的减速时也一样。(www.xing528.com)

利用超导效应，可以制造具有高灵敏的电磁信号探测元件和用于高速运行的计算机元件，还可以制造出超导量子干涉磁强计，能测出脑磁图和心磁图，这对研究人的大脑活动具有重大的意义。应用超导体于微波器件中，对通信质量的提高具有重大的应用价值，通信质量的提高将会提高人们的生活水平，改善现在的生活现状。

在军事工业中，超导扫雷是一个重要的技术。超导扫雷的原理是：超导扫雷具模拟舰船磁场特性，采用两根大电流电缆在海水中形成电极，并与海水组成闭合电路产生磁场，或者在船上安装一个电磁体产生磁场，从而得以将磁水雷引爆。

超导材料在受控热核反应和核磁共振上有重要的应用。核磁共振成像仪是一个实例。它的原理是：原子核带有正电，并进行自旋运动。通常情况下，原子核自旋轴的排列是无规律的，但加上外加磁场时，核自旋空间取向从无序向有序过渡。自旋系统的磁化矢量由零逐渐增长，当系统达到平衡时，磁化强度达到稳定值。如果核自旋系统受到外界作用，会激发原子核，即引起共振效应。在脉冲停止后，自旋系统已激化的原子核不能维持这种状态，原子核将回复到磁场中原来的排列状态，同时释放出微弱的能量，成为射电信号，把这许多信号检出，并进行空间分辨，就得到运动中原子核分布图像。核磁共振的特点是流动液体不产生信号，称为流动效应或流动空白效应。因此血管是灰白色管状结构，而血液为无信号的黑色。这样使血管软组织很容易分开。正常脊髓周围有脑脊液包围，脑脊液为黑色的，并有白色的硬膜为脂肪所衬托，使脊髓显示为白色的强信号结构。核磁共振技术已成熟，并已应用于全身各系统的成像诊断。