超导磁悬浮小车的研究
【摘 要】本项目在实验室里合成了高温铜氧化物超导体YBCO，并以此为基础，制备出在液氮下运行的超导磁悬浮小车模型。通过特殊排布的永磁体轨道约束，超导磁悬浮小车可以很好的在轨道上实现无接触摩擦运行。最后，我们利用磁阻尼原理设计制备了一套动力系统，实现了超导磁悬浮小车的自动启动和制动。
【关键词】超导; YBCO;磁悬浮;磁阻尼
0 引言
1911年荷兰物理学家昂内斯发现金属汞在温度降至4.2K附近时突然进入一种新状态，其电阻小到用当时的实验设备无法测量出来，他把汞的这一新状态称为超导态。超导现象自从发现以来，寻找具有更高临界温度超导体、理解其超导微观机理，一直是凝聚态物理研究的最重要方向之一。在过去的100多年中，已经有10位科学家凭着在超导方面的工作获得诺贝尔物理学奖。
超导材料进入超导态后，费米面附近的电子可以通过某种微观相互作用，形成所谓的库珀电子对，当电子以电子对形式运动时，可以'抵抗“晶格等对电子的散射，呈现零电阻行为。另一方面，超导体进入超导状态时，在表面会形成超导电流，从而维持体内磁感应强度为零的状态，这就是通常所谓的'迈斯纳“效应。零电阻行为和迈斯纳效应是确认超导转变的两个基本性质。超导体的迈斯纳效应，为磁悬浮列车的发展指明了一个重要研究方向。
磁悬浮列车是由无接触的电磁悬浮、导向和驱动系统组成的新型交通工具。1922年德国工程师赫尔曼？肯佩尔第一次提出了电磁悬浮原理。超导小车由于悬浮在永磁体轨道上，所以运行时几乎没有阻力，它的这一特性使其可能成为未来高速、低能耗的交通首选。目前，磁悬浮列车可分为超导型和常导型两大类。从内部技术而言，两者在系统上存在着是利用磁斥力、还是利用磁吸力的区别;从外部表象而言，两者存在着速度上的区别：超导型磁悬浮列车最高时速可达500公里以上（高速轮轨列车的最高时速一般为300～350公里），在1000至1500公里的距离内堪与航空竞争;而常导型磁悬浮列车时速为400～500公里，它的中低速则比较适合于城市间的长距离快速运输。
本研究通过制作超导磁悬浮列车模型，让学生对超导磁悬浮有一个直观的体验。实验用的超导材料是高温铜氧化物超导体YBa2Cu3O7，它的超导临界温度达到90K左右，所以可以用液氮制冷来使其进入超导状态。在整个研究过程中，我们更进一步实现了超导磁悬浮车的自动运行和制动。
1 结果和讨论
首先，将高纯度（纯度大于99.9%）的碳酸钡（B...
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