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.
Tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao hoạt động dựa trên công nghệ đệm từ, lực đẩy của từ trường làm tàu nổi, làm giảm lực cản ma sát với đường ray, cho phép tàu di chuyển với tốc độ rất cao. Theo thống kê, tốc độ tối đa của tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao của Trung Quốc có thể đạt tới 500 km/h hoặc thậm chí cao hơn. Điều này rút ngắn đáng kể thời gian vận chuyển giữa các thành phố và cải thiện hiệu quả đi lại của người dân.
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.
Tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao có độ ổn định cao. Do tàu lơ lửng trên không và hầu như không tiếp xúc trực tiếp với đường ray nên ma sát và độ rung giảm đi rất nhiều. Ngoài ra, tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao còn sử dụng hàng loạt hệ thống điều khiển và thiết bị an toàn tiên tiến như hệ thống dẫn đường quán tính, hệ thống chống lật, v.v. để đảm bảo tàu vận hành trơn tru.
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.
Tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao còn có ưu điểm là bảo toàn năng lượng và bảo vệ môi trường. Tàu truyền thống thường tiêu thụ nhiều nhiên liệu để cung cấp năng lượng, trong khi tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao phụ thuộc hoàn toàn vào điện. Nó sử dụng vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao, có thể đạt được tính siêu dẫn ở nhiệt độ cao hơn, cải thiện đáng kể hiệu suất truyền năng lượng điện và giảm tổn thất năng lượng.
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.
Khi dân số tiếp tục tăng và tốc độ đô thị hóa tăng nhanh, các vấn đề về giao thông đã trở thành một thách thức toàn cầu. Các phương thức vận tải truyền thống như đường bộ và đường sắt không còn khả năng đáp ứng nhu cầu đi lại ngày càng tăng. Sự xuất hiện của tàu đệm từ siêu dẫn nhiệt độ cao có thể trở thành bước đột phá trong ngành vận tải, thay đổi phương thức đi lại của người dân và thúc đẩy một cuộc cách mạng trong giao thông vận tải.
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.
Nhờ công nghệ bay từ trường, không có tiếp xúc vật lý giữa tàu và đường ray, giảm nguy cơ tai nạn và va chạm. Vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao có độ bền cơ học tốt và độ ổn định ở nhiệt độ cao, có thể chịu được yêu cầu vận hành trong điều kiện làm việc tốc độ cao và phức tạp, đồng thời có độ an toàn và độ tin cậy cao.
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