高温超导带材堆叠实现永磁体反向悬浮的突破性研究及其在多功能高速公路系统中的应用

研究人员针对传统磁悬浮技术中块体超导体悬浮于永磁体(PM)上方的局限性，创新性地提出基于堆叠高温超导(HTS)带材实现永磁车辆反向悬浮的方案。通过优化带材堆叠数量(5-121层)，在液氮温度下获得0.12-0.27 T的捕获磁场，并构建1米长真空低温恒温器验证了90 mT(77 K)和156 mT(40 K)的悬浮性能，为集成运输、储能与输电的多功能超级高速公路系统奠定关键技术基础。

　　

传统磁悬浮(maglev)技术依赖块体超导体在永磁体(PM)上方的悬浮原理驱动高速列车运行。这项开创性研究则颠覆性探索了永磁车辆在堆叠高温超导(HTS)带材轨道上的反向悬浮机制。实验采用可变量堆叠的HTS带材(5-121层)，在液氮温度(77 K)下测得表面剩余磁通量从0.12 T(5层)梯度提升至0.27 T(121层)。研究人员特别设计建造了配备29层带材堆叠的1米长真空低温恒温器，在0.80 T永磁磁化器冷却后，分别获得90 mT(77 K)和156 mT(40 K)的显著捕获磁场。尽管带材剩余磁场强度较低，但成功验证了永磁体在HTS带材堆叠结构上悬浮运输的可行性。该研究首次揭示了永磁体-HTS带材堆叠悬浮系统的特殊工作条件与物理特性，为集成了交通运载、能源存储与电力传输的多功能超级高速公路(multifunctional superhighway)系统提供了关键实验依据。图示生动展现了传统超导悬浮与新型反向悬浮的结构对比，突显技术突破的创新价值。