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近乎零摩擦的石墨轉(zhuǎn)子研制成功

2025-10-16 16:53:36 來源: 科技日報(bào)

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科技日報(bào)訊(記者張佳欣)日本沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)科學(xué)家成功研制出一種近乎零摩擦的可自由懸浮旋轉(zhuǎn)的石墨轉(zhuǎn)子。這一成果解決了長期困擾宏觀懸浮系統(tǒng)的“渦流阻尼”問題,為高精度測量和量子研究開辟了新途徑。相關(guān)論文發(fā)表于新一期《通訊·物理》雜志。gP7速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個(gè)世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

人們看到物體飄浮在空中會(huì)驚嘆不已,而科學(xué)家則將這種“失重”狀態(tài)視為隔絕外界干擾的一種理想方式。對科學(xué)家而言,懸浮可將實(shí)驗(yàn)對象與外界干擾隔離,尤其在涉及轉(zhuǎn)子等精密測量裝置時(shí)意義重大。轉(zhuǎn)子的扭矩和角動(dòng)量可用于測量重力、氣壓、動(dòng)量等物理量,但摩擦和阻力往往會(huì)干擾測量。若能讓轉(zhuǎn)子在無接觸、自由懸浮的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn),就能顯著提升實(shí)驗(yàn)精度。gP7速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個(gè)世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

與依賴復(fù)雜光學(xué)或電學(xué)系統(tǒng)的微尺度裝置不同,宏觀系統(tǒng)可在常溫下實(shí)現(xiàn)磁懸浮,結(jié)構(gòu)更簡單、環(huán)境適應(yīng)性更強(qiáng)。然而,這類系統(tǒng)長期受渦流阻尼限制。導(dǎo)體在非均勻磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生環(huán)狀電流,形成抵抗運(yùn)動(dòng)的磁場,類似“磁性摩擦”,導(dǎo)致能量損耗和信號干擾。gP7速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個(gè)世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

此次,團(tuán)隊(duì)利用直徑約1厘米的石墨圓盤和稀土磁體,設(shè)計(jì)出抗磁懸浮轉(zhuǎn)子。通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)分析證明,只要系統(tǒng)具備完美軸對稱性,就能完全消除渦流阻尼。如果能進(jìn)一步減緩旋轉(zhuǎn)速度,轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)將進(jìn)入量子態(tài),為宏觀量子研究提供新平臺。gP7速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個(gè)世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

最新設(shè)計(jì)在理想條件下徹底消除了渦流阻尼。團(tuán)隊(duì)表示,改進(jìn)后的自由懸浮轉(zhuǎn)子有望成為毫米級乃至微米級高精度傳感器核心部件,可用于高靈敏度陀螺儀,也可在低溫下進(jìn)入量子態(tài),用于探索真空引力效應(yīng)等宏觀量子現(xiàn)象。gP7速刷資訊——每天刷點(diǎn)最新資訊,了解這個(gè)世界多一點(diǎn)SUSHUAPOS.COM

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