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“贴地飞行”只存在小说里?周兴江告诉你答案

发布日期:2017-11-29

来源:九三学社北京市委

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迄今为止,在全世界所有的交通工具里面,磁悬浮列车是最接近“贴地飞行”这一定义的。早在2004年,磁悬浮列车就在商业运行中达到了430公里的时速——也许火箭车能达到更高的时速,但是能做到在半空中运行的,只有磁悬浮——那种漂浮在地面飞驰的奇妙感觉,让每一位乘坐过的人印象深刻。

那么问题来了,如何让上百吨的车体悬在空中呢?

上海不愧为魔都,使全球第一个用上魔法般的商业化磁悬浮列车的城市

答案是:高温超导模块。

科学家发现,当温度降温到一定程度,金属的电阻会突然变为0,这种现象就是超导现象。但过低的超导环境温度在现实生活中没有实际意义,因此科学家们一直致力于将超导材料的环境温度提高,这就是高温超导概念的由来,也是磁悬浮列车的核心原理。

超导材料的零电阻效应还具有无损耗运输电流的性质。利用超导线圈磁体可以提高发电机的磁场强度,并且几乎没有能量损失,这种发电机便是交流超导发电机。超导发电机的单机发电容量比常规发电机提高 5~10 倍,而体积却减少 1/2,整机重量减轻 1/3,发电效率提高50%,能耗将大大降低,在国防、科研、工业上具有极大的意义。

磁悬浮列车简单来说就是在车体上装有超导磁体,铁路底部则固定线圈,电磁感应使线圈里产生电流,并且线圈产生的磁场极性与列车上的电磁体极性总是保持相同,产生持续的排斥力,列车便悬浮了起来。而因为需要超强的磁场,有且只有超导材料满足其要求,因此超导材料显然就是其最核心的部件。

如此重要的技术,国际国内自然有不少人在奋勇攻关,而周兴江就是其中的佼佼者。

一谈到专业就神采奕奕的周兴江

“我进大学一开始学的是化学与化工,硕士阶段开始学习超导材料,到博士阶段以后才开始转成物理,后来发现物理非常深厚、非常有趣,而且越研究越有趣。小时候别人问我将来的理想是什么,我当时就想当科学家。但是我当时没想到,我会当物理学家。”——梦想照进现实。

超导是吸引周兴江转到物理学科的主要原因。1986年铜氧化物高温超导体的发现在全世界掀起了超导热潮,周兴江也被吸引了。

天赋、灵感与坚持是成功的基石。成为赵忠贤院士的学生后,周兴江凭借过人天赋以及心甘情愿地付出百分之百的汗水,很快崭露头角。

获得博士学位以后,周兴江赴欧美留学。期间他参与了国际上著名的角分辨光电子能谱实验,系统学习了角分辨光电子能谱技术(该技术作为一种先进的测量技术,是研究材料电子结构的最直接和最有力的手段,在高温超导体研究和其它先进材料的电子结构研究中发挥了重要作用,提供了许多关键的信息)。

2004年,周兴江回国,全身心投入到真空紫外激光角分辨光电子能谱仪的研制中。

周兴江说:“当时在国内自主研制设备还不是一个普遍的事情。大家觉得研制设备耗的时间比较长,在研制设备这中间可能没有成果,但是当时物理所对我非常支持,就是这样的情况下,从2004年我们开始研制设备,到2006年底研制成功。后来又做一段时间的实验再写成文章,到2008年第一篇文章出来,尽管周围人没有给我压力,但是我自己还是能够感受到压力。我觉得当初我做的是对的,应该做这些事情。”

国家级的证书,尺寸都不一般

2016年1月8日,中共中央、国务院在北京人民大会堂隆重举行国家科学技术奖励大会,习近平、李克强、刘云山、张高丽等党和国家领导人出席大会并为获奖代表颁奖。周兴江作为第一项目完成人主导的“真空紫外激光角分辨光电子能谱对高温超导机理相关科学问题的研究”项目荣获2015年度国家自然科学二等奖。

对此,周兴江说:“科学研究合作非常重要。我们获得2015年国家自然科学奖二等奖,是用我们的真空紫外激光角分辨光电子能谱来研究高温超导体做物理方面的研究。这里面要求的很多样品,是我们同事我们超导国家重点实验室来提供的,而且我们很多的想法都是跟他们进行讨论,赵忠贤院士获得的2013年国家自然科学一等奖,主要反映的是材料方面探索的工作。实际上两边来讲都是互相有促进的。”

“一个国家如果有更多的人能够加入到科学界,那么是这个国家繁荣昌盛,打下非常好的基础。我希望有更多的年轻人,尤其高中生,或者大学生到我的组里面实习。我希望能够通过我们的科普,我们的教育,以及让他们进到实验室里边来,让他们对科学感兴趣,而且将来能够加入科学这个行列。”——周兴江(作者:燕化支社  冯祎凡)