磁悬浮技术

磁悬浮是一种技术，通过诱导某种磁力来抵消重力或任何形式的加速度，将一个物体整体从地面提升起来。它也可以被称为磁浮，甚至磁悬浮。在这种磁悬浮技术中，机体从地面上升后保持稳定，不会在母平台上滑动或滑回。

磁悬浮(Magnetic levitation)——简称为maglev——听起来像是科幻小说里的东西，但这已经成为现实，在十几年前(2004)，商用磁悬浮列车已经在上海落地。

但是磁悬浮技术能做的不仅仅是让火车准时运行。这种应用的可能性远远超出了交通运输。它可以改变生活，而且已经拯救了一些人。

磁悬浮的机理

你听说过“异性相吸”这个说法。磁悬浮技术的动力恰恰相反。

当磁体的两极——北极和南极——彼此靠近时，它们的电磁力将磁体拉到一起。但当同种极性——比如两个南极——彼此靠近时，它们就会相斥。因此，如果一个物体的基底是由一个磁极组成的磁铁，那么它将有效地悬浮在由相同极性的磁铁组成的上面。

磁悬浮技术非常先进，有各种各样的应用，但最引人注目的是它的主要功能: 因为移动的物体从不接触静止的物体，因此摩擦造成的磨损大大减少。因为摩擦力小，磁悬浮系统效率更高; 这降低了维护成本，延长了系统和机器的寿命。

磁悬浮技术背后的理论:

当我们面对这样一种技术时，我们总是渴望了解磁悬浮技术发展背后的持久机制。在讨论这种机制所涉及的技术时，我们需要对提升和保持稳定性所涉及的技术有一个广泛的了解。

1. 磁升力:

我们知道磁性材料相互吸引或排斥取决于它们周围产生的磁场的大小和材料的面积。如果两个偶极磁铁正对着它们的同极，那么它们之间就会产生一个排斥力。这种偶极磁体技术是用来移动电梯的。

无论采用何种磁悬浮技术，在进行实验之前，开发人员首先计算出提升物体所需的磁压力。

为了计算高导磁体的磁压，考虑以下表示

上式中，Pmag为磁压，B为特斯拉的磁场，µ0 为真空磁导率。

2. 稳定性:

物体的悬浮是由各种磁场控制的，但物体在空气中悬浮后的稳定性最终不能用任何一种磁场来控制。只有伺服机构技术才能产生积极的效果。这项技术是通过在任何一种磁性材料中传导涡流来实现的。有时载荷用于物体的稳定悬挂。这种技术被称为伪悬浮。从地面上升后获得的稳定分为两类。

静态稳定性，任何一种轻微的移动，悬浮物体将产生一个排斥力，将它带回它的平衡位置。

动态稳定性 是指利用阻尼技术使悬浮物体能够容易地面对物体的振动或运动时所获得的条件。这有助于主体保持它的运动，并允许它离开它的平衡位置，即使在悬浮模式。

磁悬浮，过去和现在

磁悬浮技术最早是在1726年被提到的，当时作家乔纳森·斯威夫特在写《格列佛游记》时，将勒皮他岛描述为一块能够利用磁铁悬浮在空中数公里的陆地。

但磁悬浮技术并不是幻想中的飞行。在轨道交通行业，这是一个现实; 就像在太空旅行和探索中一样。然而，使用磁悬浮悬浮在轨道上方的列车速度更快(最高可达600公里/小时)。

磁悬浮-未来的应用

磁悬浮漂浮的城市

漂浮的城市: 为了在远离地表处建造城市，磁悬浮技术已经被考虑在内。这种想法是由于地球上可用土地的减少而产生的。此外，磁悬浮技术可以让我们呆在一个漂浮在大气层上的岛屿上，离地面相当远，那里的空气没有任何污染或杂质。这个融合了磁悬浮技术的建筑是由一位名叫魏昭的中国建筑师提出的，他是eVolo 2012年摩天大楼竞赛的荣誉获胜者。这个概念被命名为天地。产生的磁场抵消了地球产生的引力，使漂浮的岛屿保持悬浮在空中。岛屿将继续旋转或旋转平台，而平台将负责产生所需的能源，以维持暂停时的稳定。整个概念是以理论假设为基础的。实际应用直到今天才开始。但随着科技的发展，我们肯定会在不久的将来在地球上找到一座漂浮的城市。在其它行星的大气中进行实验，以开始建造悬浮岛屿。这些行星的地面大气可能不适合生命存在。但地面以上的大气可能有足够的生命生存的潜力。

个人快速交通: 这是一个来自旧时代的想法，他们想要在小范围内以相当快的速度运输系统。为了达到这个目的，设计了一个直线电机，它可以在不与轨道产生任何接触的情况下运动。它使用一个单一的马达将其提升到地面之上，并迫使其向前移动。第一个直线电机被设计成从伯明翰机场到伯明翰火车站以26英里每小时的非常低的速度运行的一个单一的合作梭。后来因为一些可靠性问题而关闭了。后来，随着进一步的研究和技术的启蒙，磁悬浮技术被即兴发挥，在城市中制造出可以容纳大量乘客的长火车和移动车辆。这些高速自动磁悬浮技术车辆/磁浮列车无摩擦，没有任何颠簸或振动，甚至没有噪音。

自动化移动车辆可以用先进的技术和多种可能的方式建造，这样它可以以超过360公里/小时的速度运载大量乘客。因此，未来提供高速高效的交通设施是磁悬浮技术的主要目标之一。

磁悬浮/磁悬浮技术的优点:

高速磁悬浮运输技术被应用于自动化磁悬浮车辆中，以提高效率。磁悬浮技术将提供无噪音的环境。这些磁悬浮自动化机器的所有系统都不需要任何控制站，因为它们是在计算机的帮助下控制的。磁悬浮车辆主要是重量轻的机器，其重量均匀分布在整个车辆，创造了一个更容易的机制。磁悬浮车辆的维护成本非常低。

磁悬浮技术的缺点:

1. 由于电磁引力的不稳定性，列车与导轨(轨道)之间的间隙必须由计算机系统不断监测和修正，以避免碰撞。

2. 虽然磁悬浮列车事故很少发生，但这些事故造成的损害是极端的。

在医疗技术上的应用

磁悬浮还有其它的应用——它在医疗保健方面有很大的潜力。2010年，德克萨斯大学(University of Texas)和莱斯大学(Rice University)的一组医学研究人员利用磁悬浮技术开发了三维肿瘤模型。研究人员将磁性氧化铁和金纳米颗粒注射到癌细胞中，将细胞添加到培养皿中，然后在培养皿顶部安装一个硬币大小的磁铁。磁铁抬起细胞，当它们悬浮在液体中时，它们就像肿瘤细胞一样。研究人员从这些细胞中创建了模型，希望有一天它们可以用于更好的癌症治疗。一些公司认识到磁悬浮技术的潜力，在为需要血液动力学支持的心力衰竭患者开发左心室辅助设备方面取得了长足的进步。