중국은 일찍이 나노 기술 분야에서 한 자리를 차지해 국제 선진 대열에 있었다. 우리는 금속, 합금, 산화물, 수소화물, 탄화물, 이온 결정체, 반도체를 포함한 다양한 나노 물질을 성공적으로 제조하여 다양한 동축 나노 케이블을 합성하고 순탄소 나노튜브를 제조하는 기술을 습득했습니다. 길이가 2 ~ 3mm 인 초장 나노튜브를 대량으로 준비할 수 있습니다. 합성된 가장 가는 탄소 나노튜브의 지름은 0 에 불과하다. 33nm 는 얼마 전 중국 과학자들이 창조한 직경을 깨뜨렸을 뿐만 아니라 0 에 불과했다. 5 nm 로 일본 과학자 1.992 를 돌파했습니다. 4 나노 미터 이론적 한계. 사염화탄소가 짚으로 변하는 것이 연금다이아' 이라는 문장 호평을 받고 있다. 최근 새로운 나노 물질인 초소수성 인터페이스 재료가 성공적으로 개발되었다. 이런 재료는 초소수성 초소유로 기름때가 없고 세탁이 필요없는 직물로 만들 수 있다.
나노 기술의 응용 전망은 매우 광범위하고 경제적 이익은 매우 크다. 미국 당국은 20 10 년 나노 기술 시장이 1440 억 달러에 이를 것으로 예상하고 있으며 향후 나노 기술의 응용은 컴퓨터 업계를 훨씬 능가할 것으로 전망했다. 나노 복합, 플라스틱, 고무 및 섬유의 변형, 나노 기능성 코팅 재료의 설계 및 적용은 기존 생산 및 제품에 새로운 첨단 기술 함량을 주입합니다. 전문가들은 나노 기술로 인한' 재료혁명' 이 방직, 건축재, 화공, 석유, 자동차, 군사장비, 통신설비 등에서 불가피하게 발생할 것이라고 지적했다. 현재 중국에는 약 65,438+000 개의 회사가 나노재료와 나노기술을 등록하고 65,438+00 개 이상의 나노재료와 나노기술 생산 라인을 구축했다. 나노 원단과 의류는 이미 양산되었는데, 예를 들면 컴퓨터 작업복, 정전기 방지복, 자외선 차단복 등이 있다. 나노 기술을 채택한 신형 페인트는 세탁성이 10 배 이상 향상되었을 뿐만 아니라 무독성 무해 냄새도 나지 않는다. 나노 디스크는 수백 개의 영화를 저장할 수 있는 반면, 일반 디스크는 두 개의 영화만 저장할 수 있습니다. 나노 기술은 사람들의 삶의 질을 개선하고 향상시키고 있습니다.
2. 초전도 기술 개발
1962 년, 겨우 20 대 캠브리지대 실험물리학 대학원생 조셉프슨은 저명한 과학자 앤더슨의 지도하에 초전도체의 에너지 격차 성질을 연구했다. 그는 초전도결에서 전자쌍이 방해받지 않는 초전도전류를 형성하여 산화층을 통과할 수 있다고 제안했다. 이를 DC 조셉슨 효과라고 한다. 적용된 DC 전압이 V 이면 DC 초전도 전류 외에 AC 전류가 있어 AC 조셉슨 효과라고 합니다. 초전도체를 자기장에 넣으면 자기장이 산화층을 관통하고 초전도 접합의 최대 초전도 전류는 외부 자기장의 크기에 따라 규칙적으로 변한다. 조셉슨의 중요한 발견은 초전도체의 전자쌍 운동에 대한 증거를 제공하여 초전도 현상의 본질에 대한 인식을 더욱 깊어지게 한다. 조셉슨 효과는 이미 미약한 전자기 신호 탐지와 기타 전자 응용의 기초가 되었다.
1970 년대에 초전도 열차는 유인 실현가능성 실험을 성공적으로 진행했다. 초전도 열차는 강력한 초전도 자석과 지면에 있는 일련의 금속 링 코일을 갖추고 있다. 차량이 움직일 때, 차량의 자석은 지면의 코일에서 반대 극을 감지하여 그것들 사이의 반발력이 차량을 지면에서 뜨게 한다. 차량은 모터의 견인하에 마찰없이 전진하여 시속 500 킬로미터에 달할 수 있다.
1987 3 월 12 중국 북경대학교에서 액체 질소 초전도 자기부양 실험을 성공적으로 실시했다.
일본 철도종합기술연구소1987' MLU 002' 자기부상실험차가 시운전을 시작했다.
199 1 3 월 일본 스미토모 전기공업사가 세계 최초의 초전도 자석을 선보였다.
199 1 년 1 월 일본 원자력 연구소와 도시바 회사는 새로운 핵융합 원자로 초전도 코일을 공동 개발했습니다. 코일의 전류 밀도는 평방 밀리미터당 40 암페어에 달하며, 지난 3 배 이상 세계 최고 수준에 이르렀다. 그 연구소는 이 코일을 확대하여 국제 열핵융합 원자로에 제공했다. 이런 새 자석에 사용된 초전도 재료는 텅스텐과 주석의 화합물이다.
1992 65438+ 10 월 27 일 일본 조선과 해양재단이 건설한 첫 초전도선' Yamato'1일본 고베에서 시항하다. 초전도선은 배의 초전도 자석을 통해 강한 자기장을 생성하는데, 배의 양쪽에 있는 양수전극은 수중의 전류를 배의 한쪽에서 다른 쪽으로 흐르게 하고, 자기장과 전류 사이의 로렌즈력은 배를 고속으로 전진시킨다. 이런 고속 초전도선은 아직 실용단계에 진입하지 못했지만, 실험으로 증명된 바에 따르면, 이런 배는 조선업계의 혁명을 일으킬 수 있는데, 마치 풀턴이 배를 발명하여 결국 범선을 대신하는 것과 같다.
1992 미국 텍사스에서 거대한 초전도 자석이 장착된 초대형 초전도 충돌기 한 대를 건설하고 투입해 82 억 달러 이상의 비용을 지출했다.
1996 기간 동안 고온 초전도 도선 개선 연구가 진전되어 최초의 지하 전송 케이블이 만들어졌다. 유럽 케이블 거물인 배지구력 케이블회사, 미국 초전도 회사, 샌프란시스코 전력연구소 직원들은 초전도온도를 유지하기 위해 비스무트, 스트론튬, 칼슘, 구리, 산소로 만든 6000 미터 길이의 전선을 액체 질소의 공관에 감싼다.
국내외 연구 현황 및 개발 동향
강한 자기장 실험 장치는 강한 자기장 하에서 물리 실험을 하는 가장 기본적인 조건이다. 20T 이상의 안정된 자기장 장치를 구축하는 것은 학과가 많고 난이도가 높은 대규모 종합 과학공사로 건설 비용이 높고 자석 장치의 운영 비용도 높다. 이 때문에 현재 20T 이상의 안정된 자석을 보유하고 있는 강한 자기장 실험 센터는 주요 공업국가에만 분포되어 있다. 세계 최초의 강한 자기장 실험실은 1960 년 미국 MIT 에 건설되었다. 이후 유럽의 영국, 네덜란드, 프랑스, 독일, 동유럽, 소련은 1970 년대에 강력한 자기장 실험실을 잇달아 설립했다. 일본의 강한 자기장 실험실은 1980 년대 초에 건설되었다. 자기장 수준은 60 년대의 20T 에서 80 년대의 30T 로 증가했다. 90 년대 초 미국 정부는 플로리다에 새로운 국가 강자기장 실험실을 설립하기로 결정했고 일본은 축파에 새로운 강자기장 실험실을 설립하기로 했다. 강자성체 기술은 큰 발전과 발전을 이루었고, 안정된 자기장 수준은 가까운 장래에 40-50T 에 이를 것으로 예상된다.
강한 자기장 실험실이 설립됨에 따라 강한 자기장 아래의 물리 연구도 끊임없이 깊어지고 있다. 양자 홀 효과의 발견은 1985 노벨 물리학상을 수상했다. 이것은 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터가 20T 안정 항강 자기장에서의 수송 과정을 연구할 때 관찰한 것이다. 최근 몇 년 동안, 강한 자기장 아래 물리 작업에 관한 문장 들은 매년 수백 편을 가지고 있는데, 그중에서도 중요한 과학적 발견이 적지 않다. 현재의 발전 추세는 일반적으로 고온 초전도 재료, 나노재료, 저차원체계 등 응집상태 물리학 분야의 최전선 연구 대상과 강한 자기장의 극단적인 조건을 결합한 것이다. Glenobull 의 강한 자기장 실험실에서는 반도체 재료와 반도체 초격자의 광전 특성, 원소 자극 및 상호 작용을 주요 연구 내용으로 하고 있으며, 미국 일본 등 강한 자기장 실험실에서는 고온 초전도 재료, 저차원 시스템, 강한 상관 전자 시스템, 인공 초격자 및 신소재에 초점을 맞추고 있습니다. 이와 함께 강한 자기장 아래 화학반응 과정과 생물효과에 대한 연구도 점차 관심을 끌고 있다.
우리나라에는 6T- 12T 초전도 자석이 전국 각지에 흩어져 있지만 아직 국가 강자기장 실험센터가 형성되지 않아 우리나라 10T 이상 일정한 자기장 하의 시스템 과학 연구 작업은 여전히 공백이다. 국내 강자장 연구의 수요를 충족시키기 위해 일찍이 1984 에서 중국과학원 수리학부는 조직논증에 대해 플라즈마 물리학 연구소에 20T 안정적 강자장 장치를 주체로 하는 강자장 실험실을 설립하기로 했다. 이 장치는 1992 년에 건설되어 가동되었다. 동시에, 실험실에 약 15T 의 전계 강도, 다양한 물리적 실험을 만족시킬 수 있는 안정된 자기장 장치가 구축되어 적절한 운송 및 자화 측정 시스템 및 저온 시스템을 갖추고 있다. 중국과학원원사, 저명한 물리학자 풍단은 합비 강자장 실험실의 상황을 이해한 후, 이전에는 중국에 강한 자장 조건이 없었고, 강한 자장 아래의 물리 작업은 생각조차 할 수 없었다고 감개무량하게 말했다. (윌리엄 셰익스피어, 윈스턴, 해리포터스, 해리포터스, 해리포터스, 과학명언) 이제 우리는 강력한 자기장 조건을 가지고 있으니, 우리는 이 문제를 진지하게 고려해야 한다.
자기 부상 열차의 원리는 심오하지 않습니다. 그것은' 동성반발, 이성흡' 의 성질을 이용하여 자석이 중력에 저항하는 능력, 즉 자기부양을 할 수 있게 한다. 과학자들은' 자기부양' 원리를 철도 운송 시스템에 적용하여 기차를 궤도에서 완전히 벗어나 떠서 시속 수백 킬로미터가 넘는' 무륜' 열차가 되었다. 이것은 소위 "자기 부상 열차", "자기 패드 자동차" 라고도 합니다.
자석은 동성반발과 이성흡의 두 가지 형태를 가지고 있기 때문에, 그에 상응하는 자기부상열차도 두 가지 형태가 있다. 하나는 자석 동성반발 원리를 이용하여 설계된 전자기 운행 시스템을 이용하는 자기부상열차이다. 열차의 초전도 전자석에 의해 형성된 자기장과 궤도상 코일에 의해 형성된 자기장 사이의 반발력을 이용하여 차체를 정지시킨다. 또 다른 하나는 이성 흡인 원리에 따라 설계된 전력 운행 시스템을 갖춘 자기부상열차이다. 자석은 차체 밑면과 양쪽이 뒤바뀐 맨 위에 장착된다. T-레일 위와 다리 부분 아래에 각각 유도판과 감지판을 설치하고 전자석의 전류를 제어하여 전자석과 레일 사이에 10- 15mm 간격을 유지하고 레일 강판의 중력과 차량의 중력을 균형있게 조정하여 차체를 차선 레일에 매달아 놓습니다.
오늘날의 고속열차에 비해 자기부상열차는 비교할 수 없는 장점이 많다.
자기부상열차가 궤도에서 운행되고 레일과 기관차 사이에 실제 접촉이 없어' 무륜' 상태가 되었기 때문에 바퀴와 레일 사이에는 마찰이 거의 없고 속도는 시간당 수백 킬로미터에 달한다.
자기부상열차는 신뢰성이 높고, 유지 보수가 간단하며, 비용이 저렴하다는 장점이 있으며, 에너지 소비량은 자동차의 절반과 비행기의 4 분의 1 에 불과하다.
소음이 낮다. 자기 부상 열차가 시속 300 킬로미터 이상에 달할 때, 소음은 656 데시벨에 불과하며, 한 사람이 큰 소리로 말하는 것과 같고, 자동차가 지나가는 소리보다 작다.
전기 구동이기 때문에 궤도를 따라 배기가스를 배출하지 않고 오염이 없다. 그것은 명실상부한 녹색 교통수단이다.
자기부상열차는 현대 첨단 기술의 종합 통합으로 20 세기의 가장 위대한 기술 발명 중 하나로 불린다.
전통적인 바퀴 레일 열차에 비해 자기부상열차는 조용하고 평온한 것이 특징이다. 강한 자력으로 지탱되는 객차 밑면의 전자석은 매달림 시스템의 통제하에 궤도와 1 센티미터의 간격을 유지하므로 열차가 운행할 때 궤도에 닿지 않는다. (윌리엄 셰익스피어, 자력, 자기력, 자기력, 자기력, 자기력, 자기력) 그래서 기차가 고속으로 달리더라도 승객들은 진동을 느끼기가 어렵고, 객차 안을 걷는 것은 평지를 걷는 것과 같다.
자기부상열차의 시험 제작 및 응용기술은 유럽과 일본에서 일찍 시작되어 현재 시속 450 ~ 550km 로 달리고 있는 것으로 알려졌다.
기술 발전사
1934, 독일 하이먼? Cape 는 자기 부상 기술의 첫 번째 특허를 제안했습니다.
1969- 1984 년 독일인들은 6 세대 자기부상열차를 지었다.
198 1 년, 독일 최초의 자기부상철도 건설, 1987 년 완공.
1990 년대에는 중국 서남교통대학과 국방과대가 이끌고, 우리나라는 자기부상기술을 체계적으로 연구하고 자기부상열차 모델과 원형을 만들었다.
중국 최초의 자기부상열차 전용 노선은 베이징 팔달령 풍경구에서 건설을 시작하여 왕복 거리가 4km 가까이 되어 2002 년 본격적으로 가동될 예정이다.
푸동국제공항과 루자입을 잇는 상하이 자기부상신칸센은 전장 40km, 시속 400km 로 중국 최초의' 세계적' 자기부상전용차가 될 예정이다.