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物理性能金属材料和制品的常温、高低温力学拉伸试验(Rm、ReL、Rp、A、Z、Agt、E等指标),
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你或许觉得让物体悬浮并不稀奇,科学家早已能够悬浮起特定种类的材料,不过,芝加哥大学的两位本科生又把这种技术推向了新的水平。由三年级本科生Frankie Fung与四年级本科生Mykhaylo Usatyuk带领的芝加哥大学研究团队利用真空腔中金属板之间的温度差,在两块金属板之间悬浮起了各种各样的物体,例如陶瓷球、聚乙烯球、玻璃泡、冰粒、棉线、蓟花种子等等。这项研究成果主要是在戈登综合科学中心超冷实验室(ultracold lab in the Gorden Center for Integrative Science)完成的。掌管该实验室的物理学教授Cheng Chin评价说:“他们的成果很有意思,让我感到非常惊喜。”这项工作在悬浮时长、方向、方法等多个方面都取得了突破性进展:时长上,相比与以往悬浮时长仅几分钟的技术,该技术能够保持一小时以上的悬浮;方向上,该技术既能从径向又能从纵向控制住悬浮稳定性,而以往则只能实现纵向控制;方法上,该技术采用了温度梯度,以替代以往研究中的光或磁场。这项工作发表在了今年1月20日的《应用物理快报》(Applied Physics Letter)上。Chin说:“磁悬浮只能用于磁性颗粒,光悬浮则只能用于能被光极化的物体,但这种全新的热悬浮技术能够让普通物体都悬浮起来,这是史无前例的。”
Mykhaylo Usatyuk(左)与Frankie Fung(右)。图片来源:Jean Lachat在实验里,铜板放在下方,保持室温,而上方的不锈钢柱里则灌满了液氮,温度保持在-300℉(约-184℃)。这样一来,热就会从下方温度高的铜板流向上方温度低的不锈钢柱,从而保持颗粒的持续悬浮。该文章的第一作者Fung说:“大温度梯度所产生的力可以平衡重力,实现物体的稳定悬浮。我们定量测算了热泳力,定量结果与理论预测值吻合得很好,这让我们的后续工作成为可能,让我们能够进一步研究不同种类物体的悬浮。”(热泳是指颗粒在温度梯度的作用下进行运动的现象。)