Ali Pourahmad 的发明 | 类别：世界新发明 | 相关：科学发现与技术发明
使用超导体和磁铁的悬浮和漂浮建筑！
◉ 发明：利用超导体和磁铁建造悬浮在空中的建筑物
◉ 发明人和专利所有人：Ali Pourahmad
◉ 类别：世界发明家的新发明
◉ 简介和目标:
在本文中，我们将简要介绍如何使用超导体和磁铁在空中建造悬浮和漂浮的建筑物。
如今，在现代社会，随着科技的广泛应用和效率的提升，人们对产品美学理念和视觉吸引力的关注也日益加深。过去五十年，新技术的涌现速度和发展变化的进程远不及今天，但如今的人们更关注快速的变化、频繁的创新以及对已取得成就的深入思考，因为他们渴望探索如何才能每天提供更多独特且富有创新性的创意。例如，在过去的几十年里，建筑行业内外结构发生根本性变化的主要原因之一，就是现代人强烈倾向于在保持产品视觉美感的同时，对结构进行根本性的变革。
我们总是看到建筑物受到重力的强烈影响。内外结构的设计与工程结合，甚至建筑材料的分子组成，都一直受到这种力以及各个区域其他摩擦力或侵蚀力的影响。换句话说，我们总是看到建筑物附着在地面上！但我们见过悬浮在空中的建筑物吗？想必很多人在科幻电影中都见过这样的建筑。但在现实中，建造漂浮在空中的建筑结构是否可能呢？在本文中，我将解释这种想法绝对是可行的，但在此之前，为了更好地理解这项技术，我们应该简要解释一下这个想法和设计中使用的基本物理概念。
◉ 发明：利用超导体和磁铁建造悬浮在空中的建筑物
◉ 发明人和专利所有人：Ali Pourahmad
◉ 类别：世界发明家的新发明
电流通过的阻力是材料导电或绝缘的特性之一。例如，金属导电性良好，因为金属中的自由电子可以轻松穿过材料，没有任何阻力，因此金属具有导电性。然而，如果同样的电流进入塑料材料，电子会遇到很大的阻力，由于塑料结构中使用的气体结构，电流无法通过，因为塑料具有绝缘性。当然，材料的绝缘或导电性是相对的，而不是绝对的，因为所有材料的原子中都含有少量的导电或绝缘特性。
自然界中发现的一些材料因其超强的导电能力而被称为超导体。所有超导体均由电中性的材料制成，因为它们的原子由带负电的电子和等量的带正电的质子组成，这些电子围绕着原子核。
◉ 发明：利用超导体和磁铁建造悬浮在空中的建筑物
◉ 发明人和专利所有人：Ali Pourahmad
◉ 类别：世界发明家的新发明
因此，在超导材料中，电子会以规则的运动方式从一个原子移动到另一个原子，不会发生碰撞，而不是随机移动，因此不会产生阻力或热量。如果超导材料冷却，电子和原子核的运动会变得更加规则，超导性也会增强。
除了自然界中现有的材料外，超导性还可以通过多种材料的组合来实现。当然，这种组合并不涵盖所有材料，因为只有金属和准金属才能成为超导体，它们在达到临界温度时才能表现出超导性。例如，汞在零下269摄氏度时会变成超导体，但其他化合物在更高温度下也能实现超导性。例如，汞、铊、钡、钙、铜的氧化物（Hg12Tl3Ba30Ca30Cu45O125）的组合在零下135摄氏度（零下211华氏度或138开尔文）的温度下实现了超导性。
◉ 发明：利用超导体和磁铁建造悬浮在空中的建筑物
◉ 发明人和专利所有人：Ali Pourahmad
◉ 类别：世界发明家的新发明
超导体除了能够无阻力导电之外，还能利用迈斯纳效应，将电流捕获在其表面附近，并在临界温度 (TC) 时中和其内部磁场。当超导体冷却到临界温度时，磁通量会被推出，此时，具有磁性的材料会悬浮在超导体上方。正是由于这种特性，超导体能够达到零下 268 摄氏度的温度，使 33 至 640 吨的磁悬浮列车悬浮在 10 厘米的距离上，而无需与轨道（接地线圈）接触。
如此神奇的特性，让我在多年前萌生了使用一种质量巨大、超导性极强的材料来（象征性地）悬浮建筑结构的想法。2018年，我在科幻电影《2400年》中运用这种材料创造出了令人惊叹的悬浮建筑。或许在当时，这部电影中的悬浮建筑场景被认为只是一个虚构的想法，但事实上，这部电影的想法从来都不是虚构的，在这部电影场景设计的背后，我拥有关于如何在现实世界中建造这些悬浮结构的详尽而完整的资料，我将在下文中详细阐述。
◉ 发明技术描述:
为了使建筑物漂浮，正如本文末尾的视频所示，我使用了两种技术。第一种技术是使用加压氦气储存室作为内部结构，并用建筑物的实际立面覆盖该气囊室。第二种技术是使用大型强力超导体和特殊冷却设备，将一块大型磁体悬挂在轻质结构上，作为标志性建筑。这里我将介绍第二种更昂贵、更复杂的技术，即使用巨大的超导体。需要注意的是，由于这两种技术都需要控制结构的重量和平衡，因此悬浮建筑无法居住，投资建造它们的唯一理由是打造一个独特而美丽的现代城市空中建筑标志。
◉ 发明：利用超导体和磁铁建造悬浮在空中的建筑物
◉ 发明人和专利所有人：Ali Pourahmad
◉ 类别：世界发明家的新发明
为了使本项目建筑能够通过超导体保持悬浮在空中，首先必须尽可能减轻建筑的重量。为此，我使用了一种由紧凑且防火的聚碳酸酯制成的结构，称为 G2，并涂有钢漆。G2 梁的重量约为 20 公斤，宽 40 厘米，长 6 米，G2 板的重量约为 5 公斤，宽 2 米，长 6 米。这种低重量，加上聚碳酸酯在面对重力压力和环境因素时的高硬度和强度，使我们能够按照所需的尺寸创建悬浮建筑的结构和立面。事实上，为了减轻重量，悬浮建筑的内部完全是空的，其外部由结构（聚碳酸酯梁）和立面（聚碳酸酯异形板）组成。
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下一步是在悬浮结构的底部添加一个"发电机"来"产生磁场"。为了产生非常强的磁场，我们需要一个强大的"发电机"（磁线圈）将导电线圈转换成磁场。由于所有电子在导线中都朝同一方向运动，因此在磁线圈周围会产生一个受控的强磁场，其强度与通过线圈的电量成正比。这意味着随着电流的增加，磁场强度也会增加。这一点很重要，因为当将磁场发生器放置在超导体顶部时，如果产生的磁场更强，而超导材料的温度更低，那么产生的磁场的排斥力和中和力就会更好。这是迈斯纳反应效应的结果，利用这一技巧，可以悬浮并对抗重力大型结构。
由于磁场"发电机"与悬浮结构相连，它可以通过两种方式获取所需的电力。第一种方案是使用连接到悬浮结构的太阳能电池板，这些太阳能电池板除了充当建筑物玻璃窗的替代作用外，还能为"发电机"（磁力线圈）提供所需的电力。当然，这种方案需要注意浮动建筑的最大承重、稳定性和控制力。第二种方案成本更高，即采用无线电力传输（WPT）和微波传输（MPT），从建筑物的地面部分进行传输。由于建筑物两个独立部分（地面部分和悬浮部分）之间的距离非常短，这种方案的效率更高。
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悬挂结构两侧横梁的底部和顶部共安装有16个吸力和压力风扇（每侧4个），用于控制和防止结构因自然因素而发生位移。当智能传感器发出警告，指出悬挂结构与平行位置（相对于固定在地面上的结构）略有偏差时，该偏转校正系统就会启动。根据偏差大小，结构上施加的气压会将悬挂结构强制返回到指定位置。当然，磁场吸附（由电磁铁和超导体之间产生）可以防止偏差，但压力风扇和吸力风扇可以防止结构出现任何不必要的偏差，尤其是在某些大气条件下。
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为了完成使悬浮结构悬浮于基座结构（附着于地面的建筑物）上方的系统设计，我们必须使用大型导电体，其材料组合（LTS）可在最高温度下达到TC点（材料中形成超导性的临界温度）。汞、铊、钡、钙、铜的氧化物组合（Hg12Tl3Ba30Ca30Cu45O125）是本项目中使用的超导体的理想结构，该结构由韩国科学家获得专利，可在零下135摄氏度的温度下达到超导性。
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◉ 发明人和专利所有人：Ali Pourahmad
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选择这种组合的原因在于，可以使用液氮来保持这些复合材料的低温，而不是使用液氦，因为液氮的生产成本远低于液氦。然而，冷冻源的选择需要根据超导材料的合金结构进行调整和改变。需要注意的是，使用电冷却装置冷冻超导材料成本高昂，且需要高功耗，因此，冷冻超导材料的最佳解决方案是在高温TC下使用液氮，在低温TC下使用液氦。
到目前为止，用于保持结构悬浮的系统已经完成，但需要特别注意的是，连接到固定结构并接地的超导体悬浮结构"电磁发电机"的尺寸比例和重量差异。换句话说，如果悬浮结构超重、磁场较弱，或者由于场压和温度不平衡导致施加到超导体的磁通量未完全排出，导致超导体内部温度下降，超导体正常运行失衡的可能性就会增加，连接到电磁体的结构将无法悬浮。
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正如文章末尾的视频所示，为了克服这一挑战，我设计了一个辅助解决方案，使用液压千斤顶支撑悬挂结构。除了在紧急情况下或维护期间支撑悬挂结构外，这些千斤顶还可以作为悬挂结构的节能系统。这样，在深夜，当建筑物的悬浮能见度降低时，支撑千斤顶就会连接到悬挂结构上，并继续将结构支撑在基础建筑上方，而无需电磁场；而当天亮时，建筑物清晰可见时，支撑千斤顶又会与悬挂结构分离。
正如我在本文开头提到的，实施如此复杂、先进且耗资巨大的项目的必要性需要经济上的合理性。然而，在一些现代化城市中建造一些这样的建筑，可以提升这些城市的美感，将科幻
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与其他发明一样，此项发明也具有进一步开发和优化的潜力，其商业化使得在世界某些地区幻想和现代化不同的城市外观成为可能。
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◉ 使用超导体和磁铁的悬浮和浮动建筑视频/类别：Ali Pourahmad 的发明
◉ 本视频动画创作者：Ali Pourahmad
◉ 本视频的音乐作曲家：Ali Pourahmad
◉ 叙述者：阿里·普拉哈迈德
◉ 语言：英语
◉ 字幕：无
◉ 阿里·普拉哈迈德的科学发明
◉ 阿里·普拉哈迈德的科幻电影
◉ 阿里·普拉哈迈德奖
◉ 阿里·普拉哈马德的画作
◉ Ali Pourahmad 器乐
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