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我终于找到了常温超导世界难题的替代解或近似解
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| 2017-06-23 08:24:40 |
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| 副标题：常温超导体还在绞尽脑汁搞？替代捷径可无关温度 （因这里的编辑器排版功能欠佳，数学公式无法准确表达，建议看科学网链接blog.sciencenet.cn/blo...62448.html） 首先声明我不是材料问题专家，我的超导捷径也不用特种化合物，而是替代方案。 超导的目的是以零电阻，或零压降传导超大电流，最终获得超强感应磁场，以满足各方面应用，如：高能粒子加速器、磁悬浮、等等。 传统方案就是拼材料配方，普通金属虽可实现超导，但需要冷却到稍高于宇宙极限低温（-273℃）的环境，这么苛刻的要求，显然无法经济地满足。 于是全球的材料学家，纷纷研究如何搭配天底下的可用元素，寻找实现常温下就能超导的终极“仙丹”。找啊找，实在找不到，能提高一度算一度，总算得一配方：钇钡铜氧，达到液氮低温（-196℃）可支撑的环境。 就算达到液氮温度也没啥大不了，实际应用中，要长时间维持这么低温的环境，耗能代价不菲，且超低温制冷机组，体积庞大，造价昂贵！ 理想的常温超导，应是无源器件。但实际可用的超导器件都变成了有源的，即离不开外部大量能源供应，以营造并保持低温环境。 看似：山穷水尽疑无路，我忽然发现：柳暗花明又一村！ 既然现有超导技术，本质上还是有源的，为何不另觅捷径，抄近路多快好省地实现，与温度无关的替代技术方案呢？虽然仍是有源的，但其能耗和维持液氮环境相比，若是一个零头都不到，那就算很完美了。 我的“歪”主意是这样的：反正就图个超大电流和零压降，我给你要的这些不就得了。只不过我的超大电流，是器件宏观运动引起的“虚电流”，不像实际低温超导器件，静置在低温环境中那样，内部电荷以库珀对方式流动；而零压降，则两者并无本质不同。 千万别小瞧了我的“歪超导”。虚电流一点不输给实电流，她照样产生磁场。不但不服输，而且要远胜，她轻松地就能产生更大电流。实电流还有饱和的弊端，而虚电流则高枕无忧，只要运动速度上得去，她就使劲地线性增长！ 不服？那就来算帐并PK一番。 电流的标准定义：单位时间内流过任何一处横断面的电荷量。安培1A = 1库仑/秒。 先试算半径1mm的铜线中承载1A电流时，内部电荷流动速度。 铜的比重8.94，1mol（摩尔）质量64g，换算出140685mol/m3，Avogadro常数表明1mol含有6.02*1023个原子，所以1m3的铜材的总原子数约8.5*1028个。 铜原子的外层电子配置为4s13d10，容易失去的4s轨道未配对电子，正是所谓的自由电子，而1个电子的得失就对应1个电荷。 标准电荷值为1.6*10-19库仑，因而1m3的铜材的潜在总流动电荷量数约8.5*1028*1.6*10-19 = 1.36*1010库仑，再反推出1库仑的电荷占用体积7.45*10-11 m3。 由已知半径，便可算出铜线的截面积 = π * 0.0012 = 3.14*10-6 m2。 1A电流对应的电荷流量为1库仑/s，根据单位电荷的体积占用，最后得到电荷的流速 = 7.45*10-11 / 3.14*10-6 = 2.3*10-5 m/s = 23μm/s。 惊呆了吧？原来电荷在导体内竟然流动得这么慢，对应的流速比毛毛虫还磨蹭。这还是按1毫米半径的细线算的，线要再粗些，电荷流速就更慢了。 根据日常使用电源插线板的经验，这样的细铜线，若通以10A以上的电流，慢慢就要微烫了，再翻倍，就可闻到胶皮烧煳的味了，而此时电荷流速还不到1mm/s。 现代能跑会转的东西，哪个动起来不是风驰电掣，甚至超音速>340m/s。电荷若是傍上这样的“大款”或“快款”，不也能“飞黄腾达”，立马产生超级大电流？！一下子让普通导线，甚至超导导体相形见拙。 你可将一个中性的铜盘子转得飞快，可惜白搭了，不会产生电流。但若先让它带上电荷再去旋转，环形电流效应立即显现！只不过电荷是躺在盘子上不动的“乘客”。 想象有一张看不见的过盘心、且垂直于盘面的横断面，静止于盘子的上一级惯性参考系，如地面，那么，电荷难道不就在这个横断面内高速穿行？巨大的虚拟电流正是这样产生的，同时零压降，或者说，这里根本就没有电阻电压的概念，因为电荷在盘面上压根就没动。 旋转盘子需要一定能源供应，所以这样的超导替代系统是有源的。但是，只要这个带电盘子与外部作用的合力为零或可忽略不计，则维持高速旋转就不需要多大的能耗，与正规超导系统内的强制冷压缩机那样的“耗电老虎”比起来，优势突显！ 剩下的问题，就是如何让转盘带上尽可能多的电荷。 理论上非常容易：把盘子做成平板电容的电极板之一，接上高压直流电源充饱电即可，至于当正极还是负极用，无所谓，根据需要或者方便性决定。 工程上就不见得容易了，除非追求高电流的野心不大：要想虚电流大，必须电荷尽量多，单位面积植入的电荷越多越好，最好每个原子都能得或失一个电子。 现在的超级电容，容量最少都是法拉级别的，玩音响的发烧友称之为“大水牛”。其极板上能有1%的原子发生电子得失就相当不错了，或者说，极限密度大约每平方纳米产生10个标准电荷。 要想电容极板电荷密度高，体系的电容必须很大，极板间距必然很小，防止动静极板间刮蹭短路，需要非常高精度的机械加工，难度可想而知。 正负极板同向同步旋转不就没上述问题？错也！虽然虚电流照样产生，但两极板虚电流方向相反，感应出来的磁场相互抵消。别忘了：搞超导体的极终目的就是追求超强磁场而已。 小结：实电流是静止导体参考系内的电荷流动，而虚电流刚好相反，这时候导体在运动，而电荷在导体参考系内静止，但搭了母体的高速“便车”。 来来来，我要“上菜”，请大家“品尝”我的另类超导系统。性能完全跟温度无关，只要材料不熔化，哪怕不幸遇上500℃以上的高温，还能正常发挥功能。 下图摘自我专利申请文件中的一幅：  为了产生尽可能大的虚电流和强磁场，我采用了“光盘盒”式多碟正负电极相间结构。 全部定子电极板与基座，在电路上一体化，接入电源正极；所有动碟片转子通过导体同心轴，实现电路上一体化，并架在低摩擦轴承上，再通过滑环导体，接入电源负极。 充饱电后，让电机驱动负极动碟高速转起来，高仿超导系统就可产生强大磁场了，轻松可整出几十甚至上百特斯拉的强场。 受力分析： 中间任何一张碟片的电荷符号与两侧碟片相反，所以库仑吸引力相互抵消；而最外边的两张碟片因无法抵消，会产生一定应力，因而构成驱动电机的负担。但如果合理设计，把这两张外露碟片作为定子的一部分，固定到基座上，就可为电机减负。 所以说，我这个有源超导替代系统，无须大量外部能源维持。基本上，只需启动时一次输入足够能量，建立高速惯性旋转平衡，之后补充少量摩擦损失就行。 只要层叠的碟片数量足够多，就能攒出很大的电荷量，配合极高的转速，就能产生猛烈的大电流，甚至达到常规超导材料，难以望我项背的程度！ 不妨试算看看产生Alfven电流即17kA如此大电流，如何用我的系统实现。 碟的数量，以及半径都不是问题，我关心的是电机转速“瓶颈”。 假设1000片动碟，半径10cm，间距尽量小。 充电高压产生的电荷极板密度1e/nm2，e为标准电荷量。也就是：1.6*10-19/(10-9)2 = 0.16C/m2，C是库仑单位的符号。 极板总面积= 1000*π*0.12 = 31.4m2，因而总电荷 = 31.4*0.16 = 5C。 由电流定义，推算出碟片转过1圈的时间：5C/17000A = 0.00029s，折算成易懂的转速= 60/0.00029 = 206880rpm，rpm = 每分钟转的圈数。 以现有高速电机技术，配合增速系统，达到每分钟20万转还不算难事。低档离心机的转速也至少万转/分钟。 好了，我是来抛砖引玉的。更详细的技术分析，以及设计上的多变性、细项设计图，我已经写成英语论文，放到了预印本服务器上，有更高追求的朋友，可以点击下列链接下载阅读： Room Temperature Alternative Superconductor System Based on Classic Dielectrodynamics vixra.org/pdf/1704.0385v2.pdf 附注： 我无意打击搞材料学研究的积极性，如能最终搞出常温超导材料，意义比我的“近似解”大得多，毕竟我这是有源超导，只有常温超导材料，才是真正的无源超导。所以说，革命尚未成功，同志尚需努力！ 从理论模型角度看，这是我去年奠基的介电动力学（Dielectrodynamics）的续集，第一集的模型是将电容器的介质作为变量，本续集是将电容极板原地旋转。 我的这一创新另类方案，是在探索清洁核能技术的过程中提出来的，结合热中微子聚焦催化作用，一套绿色无公害的核反应堆，有望在不远将来呼之欲出！ 转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自魏焱明科学网博客。 链接地址：blog.sciencenet.cn/blo...62448.html |
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文章评论
| 本那比经略 | 无题 顶这种一本正经来搞笑的精神。。。lol
2017-06-23 08:49:44 | 引用 |
| 无题 2017-06-23 08:52:25 | 引用 |
部落巨人 |
| pluto | 无题 超导是为了长距离输电的，你的如何输电？
2017-06-23 08:59:22 | 引用 |
| 回复帖子 2017-06-23 09:50:40 | 引用 |
shuqu |
| kiwaho | 无题 大资金伴随着慧眼投资人的良好愿望，刚刚到位。为不辜负投资者宏愿，决定针对此技术成立专项课题组。
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| 无题 奶桶哥？
2017-06-23 11:44:07 | 引用 |
rainfly |
| kiwaho | Re: 回复帖子 2017-06-23 11:45:05 | 引用 |
| 无题 2017-06-23 11:52:08 | 引用 |
kiwaho |
| rainfly | 回复帖子 2017-06-23 12:07:40 | 引用 |
| 无题 要求蛮高的。。能满足这些要求 80～100k 的salary也不多。。。
2017-06-23 12:37:17 | 引用 |
温一壶月光下酒 |