




在液氦的溫度下,在一個(gè)鉛環(huán)上放置一個(gè)鉛球。鉛球會(huì)好像失重而飄浮在環(huán)上,與環(huán)保持一定距離。在同樣的溫度下,高純氦廠家,用細(xì)鏈子系著磁鐵,慢慢放到一個(gè)金屬盤(pán)子里去。當(dāng)磁鐵快要碰到盤(pán)子的時(shí)候,可以觀察到,高純氦鋼瓶,鏈子松了,磁鐵浮在盤(pán)子上,若此時(shí)輕輕拍打磁鐵,它會(huì)自行旋轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象只能在低溫觀察到,高溫下不會(huì)產(chǎn)生。
這是低溫下的超導(dǎo)現(xiàn)象。有些金屬在液態(tài)氦的溫度下,高純瓶裝氦,原子核的運(yùn)動(dòng)幾乎停止,對(duì)電子的阻礙變得,因此電阻會(huì)消失,成為超導(dǎo)體;由于磁力線(xiàn)不可能穿過(guò)超導(dǎo)體 [8] ?,于是在超導(dǎo)體與磁體中間形成了較大的磁場(chǎng),磁場(chǎng)的斥力托住了鉛球和磁鐵,使它們浮在半空中。這就是邁斯納效應(yīng)(Meissner Effect),這一效應(yīng)可以被利用來(lái)制造磁懸浮列車(chē)。

把一圈導(dǎo)線(xiàn)纏繞在的超導(dǎo)材料上,高純氦,再將其放置在液氦中,冷卻至4.2開(kāi)爾文、甚至更低,便可達(dá)到超導(dǎo)體所需的特殊溫度條件,再向線(xiàn)圈中通入高強(qiáng)度電流。目前的穩(wěn)定磁場(chǎng)位于美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)國(guó)家高強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室,由一塊超導(dǎo)磁鐵產(chǎn)生,磁場(chǎng)強(qiáng)度足足高達(dá)地球磁場(chǎng)的150萬(wàn)倍。
科學(xué)家們會(huì)利用技術(shù)分析實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)的新材料的物理特性。有些材料后來(lái)被研發(fā)成了藥品,如能夠解決健康問(wèn)題的新型;有些則被研發(fā)成了能夠回收利用的綠色建筑材料。能源領(lǐng)域也取得了不少進(jìn)步,研發(fā)出了更小、更便攜、能量更高的電池,或可減少我們對(duì)碳燃料的依賴(lài)。但技術(shù)目前仍需要大量液氦,這點(diǎn)在短時(shí)間內(nèi)暫時(shí)無(wú)法改變。
幸運(yùn)的是,我們已經(jīng)知道了如何更好地保護(hù)剩下的氦儲(chǔ)備,并且在不斷發(fā)現(xiàn)新的氦氣池。我們明白了如何在氦逃逸到太空中之前予以回收利用,也開(kāi)始研究能夠在更高溫度下運(yùn)行的超導(dǎo)體。這些工作都費(fèi)時(shí)費(fèi)力、成本高昂,而且回收氦還需要大量化石能源提供的能量。與此同時(shí),我們還要尋找更多的氦氣來(lái)源,并找到更好的回收途徑。我們可以從少買(mǎi)幾個(gè)氦氣球這樣的小事做起。下次放飛氦氣球之前,不妨三思而后行。

變壓吸附法是一種氣體吸附分離技術(shù),通過(guò)改變壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體的吸附和解吸過(guò)程。吸附分離是利用吸附劑對(duì)特定氣體吸附和解析能力上的差異進(jìn)行分離的。為了促進(jìn)這個(gè)過(guò)程的進(jìn)行,常用的有加壓法和真空法等。吸附過(guò)程具有體積相對(duì)較小、自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。但變壓吸附存在出氣過(guò)程不穩(wěn)定、產(chǎn)品氣純度有波動(dòng)等問(wèn)題。
低溫冷凝吸附法是采用制冷機(jī)為冷源的分離方法,利用氦氣沸點(diǎn)低的物理特性,達(dá)到分離氣體的目的。此種方法適用于氦氣使用量小、壓力穩(wěn)定且連續(xù)使用的工況。


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