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低温超导试验台成果汇报
发表时间:2016-12-23 阅读次数:2047次

我院制冷与低温工程研究所朱绍伟教授在《同济大学教育教学改革与研究项目》的资助下,开展了低温超导教学方法探索的相关工作。按照认定书的起止年限2015年6月-2016年12月,下文对整个项目进行回顾和成果总结。

朱绍伟老师在教授《低温技术》这一课程的过程中,发现不少同学对于其中低温超导部分的理解存在着困难。根据《同济大学教学研究与建设指南》,朱老师的团队在对教学方法几经讨论之后,决定通过该项目的资金建设低温超导的实验平台,从根本上调动学生的积极性,培养学生的兴趣,激励学生自主学习。

2015年9月至12月,该团队通过查阅大量的国内外文献资料,多次开展组内讨论会议,并与国内的研究所和高校进行了学术交流,例如我校的材料学院以及北京金属材料有色院,对超导的理论有了进一步的理解,为日后工作的开展打下了基础。

2016年年初至6月份,借助着之前的理论研究和专家指导建议下,超导团队完成了超导实验平台方案的拟定,利用CAD/CATIA建模软件设计了超导体运动的强磁场轨道。同时,根据设计方案,对超导体、钕铁硼强磁铁、低温存储设备等材料进行了性能、成本对比,完成了申购、借款等财务审批流程。

同年9月至10月中旬,完成了强磁场轨道的安装与测试工作,并带领学生进行了参观实验,引起了学生极大的兴趣。

图1. 超导体的“迈斯纳”效应

如图1所示,钇钡铜氧超导块在液氮中浸泡中置于强磁场中的“悬浮”效果。在低温下,金属的物理性质发生了变化。第一是电阻为零的“超导态”,第二,超导体内部的磁通量全部被排除,磁感应强度为零的“迈斯纳”效应。

图2. 超导块的“磁通钉扎”效应

图2所示的是超导体“倒挂”在强磁场之下。产生这种现象的原因是超导体内部存在着被钉扎中心“钉住”的磁通线,因此超导体被“吸附”在轨道之下。

在搭建整个低温超导实验台的过程中,除了培养了学生的团队合作和交流沟通能力、调动学生的主观能动性、开阔了学生的视野之外,同时也起到了普及低温知识的作用。测试过程中,很多制冷、热能方向的研究生也对该实验台展现出强烈的兴趣感。参观完实验平台的学生们一改以往存在的困惑,进一步加深了对超导低温的理解。至此,朱绍伟教授团队已经圆满完成了超导低温实验台的搭建工作及任务目标,但是对于教学方法的探索和改进之路才刚跨出了一小步,未来将会继续努力。

撰稿人:须豪杰

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