Tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao của Trung Quốc hoạt động như thế nào?

Tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao của Trung Quốc hoạt động như thế nào?

Tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao của Trung Quốc là phương tiện vận tải cải tiến sử dụng công nghệ siêu dẫn. Nguyên lý hoạt động của tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao của Trung Quốc dựa trên sự kết hợp giữa công nghệ bay từ trường và siêu dẫn. Công nghệ bay từ trường sử dụng tác dụng của từ trường để nâng đoàn tàu trên đường ray, từ đó làm giảm ma sát giữa bánh xe và đường ray. Công nghệ siêu dẫn thực hiện việc bay lên và vận hành tàu bằng cách tương tác với từ trường dẫn hướng giữa nam châm siêu dẫn ở đáy tàu và đường ray.

Trong tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao của Trung Quốc, vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao được sử dụng làm nam châm siêu dẫn. Một trong những đặc điểm chính của vật liệu siêu dẫn là chúng có thể thể hiện đặc tính siêu dẫn ở nhiệt độ rất thấp. Đối với tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao của Trung Quốc, nhiệt độ thường được kiểm soát ở khoảng -196°C và hệ thống làm mát bằng nitơ lỏng được sử dụng để giữ nam châm siêu dẫn ở trạng thái tốt nhất.

Khi tàu bắt đầu chạy, dòng điện sinh ra từ nam châm siêu dẫn sẽ tạo ra từ trường trên đường ray. Từ trường này tương tác với từ trường dẫn hướng trên đường ray để tạo ra một lực ngược với hướng trọng lực để đạt được hiệu ứng bay lên và lơ lửng. Dòng điện bên trong nam châm siêu dẫn còn tạo ra từ trường tương tác với từ trường dẫn hướng ở phần tiếp xúc đường ray để tạo ra lực đẩy khiến đoàn tàu chuyển động về phía trước.

Vì công nghệ nâng từ trường siêu dẫn làm giảm lực cản ma sát nên dòng điện bên trong vật liệu siêu dẫn cũng có thể tạo ra từ trường mạnh hơn nên tàu có thể đạt tốc độ cao hơn. Công nghệ bay lên từ tính siêu dẫn cũng có thể giảm tổn thất năng lượng và nâng cao hiệu quả vận hành.

Sự đổi mới của tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao của Trung Quốc

Với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ, các phương tiện vận chuyển cũng liên tục được cập nhật. Ở Trung Quốc, tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao đã cho thấy tiềm năng to lớn như một hình thức vận tải mới. Những cải tiến của nó bao gồm bay lên không tiếp xúc và truyền động từ tính, khiến nó trở nên lý tưởng cho giao thông đô thị trong tương lai.

Khả năng bay lên không tiếp xúc của tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao là một trong những cải tiến lớn nhất của nó. Các đoàn tàu truyền thống cần đạt được lực nâng thông qua tiếp xúc với đường ray, điều này sẽ tạo ra ma sát và rung động, mang lại cho hành khách trải nghiệm đi xe không ổn định. Tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao sử dụng hiện tượng lực đẩy từ của vật liệu siêu dẫn để nâng tàu trên đường ray, loại bỏ hoàn toàn sự tiếp xúc của tàu truyền thống. Hệ thống treo không tiếp xúc này không chỉ cải thiện độ ổn định và độ tin cậy của đoàn tàu mà còn giảm hao mòn trên đường ray và đoàn tàu, kéo dài tuổi thọ sử dụng và giảm chi phí bảo trì.

Truyền động từ là một cải tiến quan trọng khác trong tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao. Tàu truyền thống chủ yếu dựa vào dẫn động cơ khí, ma sát giữa bánh xe và đường ray dẫn động tàu. Ngược lại, tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao sử dụng công nghệ truyền động từ để đẩy tàu thông qua sự tương tác của từ trường do hệ thống điện từ và cuộn dây dẫn trên đường ray tạo ra. Bộ truyền động từ này không chỉ có thể cải thiện khả năng tăng tốc, tốc độ và hiệu quả vận hành của tàu mà còn giảm tiếng ồn và độ rung, mang lại môi trường đi xe thoải mái hơn.

Sự đổi mới của tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao còn được thể hiện ở các khía cạnh sau. Việc ứng dụng công nghệ siêu dẫn nhiệt độ cao cho phép tàu hỏa đạt được khả năng siêu dẫn ở nhiệt độ cao hơn, cải thiện đáng kể tính sẵn có và tính thực tế của vật liệu siêu dẫn. 

Tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao dẫn đầu sự phát triển giao thông đô thị trong tương lai với những cải tiến về bay lên không tiếp xúc và truyền động từ. Sự xuất hiện của nó không chỉ cải thiện sự an toàn, tiện nghi và hiệu quả vận hành của tàu mà còn giảm chi phí vận hành và tác động đến môi trường. Người ta tin rằng với sự phát triển và ứng dụng công nghệ hơn nữa, tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao sẽ đóng một vai trò quan trọng trong giao thông đô thị trong tương lai.

Tham khảo: Zhihu