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新质百科| 从广州到北京仅需3.3小时，中国磁悬浮跑出“王炸”速度全靠它

2024-07-08 16:26

来源：中国网

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编者按：新质生产力是习近平总书记站在以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴的战略高度作出的又一重大理论创新。加快发展新质生产力是高质量推进中国式现代化的必然要求，有利于推动建设现代化经济体系、构建新发展格局。高校作为发展新质生产力的重要一环，不仅起到科技创新与成果转化的重要枢纽作用，更是不断激发人才发展创新潜质的孵化器。

5月1日起，中国网推出“新质百科”系列策划，深度剖析技术如何赋能高质量发展，同时聚焦人才培养模式，揭秘“新质中国”的奥秘所在。

中国网7月9日（记者仝选）从广州到北京，全程2千多公里，只需要3.3个小时，比高铁节省一半多时间，这样“炸裂”的速度，中国将在2035年通过高速磁悬浮列车实现。从马车到汽车，从飞机到高铁......随着经济社会不断向前发展，交通工具的升级和更迭，是国家生产力革新及科学技术发展的生动写照。“高速磁悬浮时代”即将到来，如何实现绿色节能高质量发展，完全掌握高温超导技术是关键。

变压器非金属杜瓦。受访者供图

“霹雳电流”的“保温套”：省钱、安全、性能好

高温超导，好比一条可以传输“霹雳电流”且阻力为0的“超能通道”，它为电力的输送提供了“叠buff式”的翻倍提速。这让高温超导一跃成为电气领域的“绝对王者”，医疗领域的核磁检查、交通领域的高速磁悬浮列车和航天领域的空间站运行，都需要应用超导技术。但高温超导也存在储存、安全等方面的难题。“所以我们需要一种‘保温套’，类似于让保温杯实现‘保温’的内胆。”北京交通大学电气工程学院教授方进向中国网记者描述，这种“神秘内胆”是各国科学家亟待攻破的“卡脖子”技术——非金属杜瓦。

非金属杜瓦，是一种高质量高分子复合材料制造的杜瓦，对优化超导电器设备起到积极作用，能大幅提升运行效率。新研制的非金属杜瓦具有高致密性、高强度、绝缘轻质等优良特性，能够将其真空度保持10年，与现有材料相比，新研制的高分子复合材料的强度提高80%，在保持相同机械强度的条件下，新研制的非金属杜瓦的厚度、重量和体积均减小一倍。由于非金属材料不会产生涡流，从而可提高整个系统设备的运行效率。除此之外，非金属杜瓦不再使用变压器油作为冷却介质，无火灾隐患、无污染、减少绝缘老化，对电器设备起到了保护作用，真正实现了安全高效又节能环保。

“一直以来，杜瓦、制冷以及超导电气系统整机研制能力都是中国产业化发展的‘卡脖子’难题，经过多年的技术研发，我们已经完成超导电缆、超导磁储能装备、超导飞轮储能系统、超导磁悬浮推进装备的样机研制，具备了产业化基础。”2017至2019年，方进团队完成了高温超导磁悬浮及超导电机薄壁杜瓦两项关键技术的创新和突破，将国产杜瓦4mm的标准厚度减至1mm，缩小4倍，致密度提高一倍以上，在性能上实现了“质”的飞跃。依托这一关键技术成果，北京交通大学超导电气项目团队具备了打造全球领先的具有自主知识产权的超导电气设备生产线的设计、规划和运营能力。

超导电缆。受访者供图

“非金属杜瓦”让医疗、交通、航天全面实现“逆袭”

非金属杜瓦相较于金属杜瓦产品有着诸多优势，能够替代现有金属杜瓦产品。应用非金属杜瓦的超导电气装备逐渐走出实验室，在轨道交通、电力、医疗、新能源等多个领域完成验证，满足在航空、航天等行业特殊部件的应用。

“在航天领域的实际应用中，当火箭发射时，每增加一克重量就会增加上万元的经济投入。那么，在发射筒或卫星上减轻设备的重量，就可以极大地降低发射成本，带来几十万、甚至上百万元的经济效益”。方进介绍，超导电机因其具有体积小、效率高的绝对优势，在航空推进系统、风力发电机、船舶推进系统的应用中发展潜力巨大，飞机机翼骨架、风力发电叶片骨架、海底电缆保护套都成为该研发的高分子材料典型的应用领域。除此之外，非金属杜瓦在医用MRI、超导滤波器、超导电缆等行业已经开始批量应用。

超导电气技术是推动国民经济关键行业技术转型升级的“大国重器”，超导电气产业即将成为高技术壁垒、高成长性且广泛应用的朝阳产业。“各行业的技术变革对高温超导电气设备技术、非金属杜瓦等技术产品需求潜力广阔，这两项技术进行产业化推广，将彻底实现我国超导电气领域国际领先水平重要材料、关键核心技术、核心装备自主可控，进一步助推我国新材料、新能源、新基建、高端装备自主化发展。”方进说。

“未来，让高温超导这一新质生产力处于国际领先地位的重要保障是人才的培养。”方进以“走出去、引进来”的研学模式，积极申请国家级外专合作项目——“高端外国专家引进计划”，并先后派遣9名博士生到新西兰和英国交流学习，并与新西兰维多利亚大学、英国剑桥大学、英国巴斯大学等国际知名研究团队定期开展学术交流，互聘为外籍专家，通过打造以超导电气应用技术研究为主题的全球顶级科研“朋友圈”，联合培养具有国际视野的实用化高端人才，进一步加强产学研合作，不断为共建“一带一路”注入人才动能。