扒一扒雷克萨斯悬浮滑板背后的物理原理

· Jul 02, 2015

能拥有像科幻影片《回到未来》里出现的悬浮滑板,估计是很多小盆友们儿时的梦想吧。

终于在电影中所描述的未来-西元 2015 年,全球著名豪华汽车品牌雷克萨斯推出了最符合原影片设想的悬浮滑板-Slide。

这里是官方的介绍视频:

酷酷的滑板悬浮在半空中,上面还有缕缕青烟飘出。为什么我第一反应是踩上去会不会烫脚?(你是不是傻 sa 啊)。

hoverboard

根据官网的描述,Slide 设计上沿用了雷克萨斯汽车风格,使用了车用高级材料结合天然竹子打造外观。而大家所关心的悬浮原理,则是利用了液氮冷却的超导技术,加上永久磁铁来进行悬浮。

虽然说的挺好的,但是视频里并没有展示真人玩滑板的过程,所以有些人心里还是半信半疑的。去年 HUVr 悬浮滑板不是也火了一把么,后来被证实了这只是一个恶作剧而已。

不过根据 BBC 的说法,雷克萨斯确实已经造出了 Slide 的原型,并且他们承诺将在今年夏天会放出更多的相关视频。

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记忆当中这貌似不是第一个悬浮滑板

其实看到 Slide,很多小胖友肯定联想到了去年酷炫的 Hendo Hoverboard。Hendo 底部有四个悬浮设备,它是利用悬浮设备中的相反电极和磁铁提供动力飘起来的。

Slide 滑板与 Hendo 虽然都是磁悬浮,但 Slide 是借助超导体,产生的是和 hendo 不一样的磁场。

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背后的物理原理其实蛮简单

虽然 Slide 看起来很神奇,其实里面的物理道理也是蛮简单的。我们先来看看 Slide 里最重要的一个部件-超导体。

超导体泛指在一定低的温度下电阻突变为 0 的材料。电阻为 0 就意味着电流在超导材料中传输时根本没有损耗。而这次雷克萨斯采用的类似「钇钡铜氧」的超导材料可以在-196℃时电阻变为零。

而 Slide 里的液氮就是给超导材料降温用的。常压下液氮的沸点刚好是-196℃。这刚好也解释了为啥 Slide 自带青烟特效。

超导体有着各种奇特的性质,最著名的就是其抗磁性,也称作迈斯纳效应。果壳网对超导抗磁性的解释是:当把超导体放进磁场中时,由于电感应作用,在超导体表面形成感应电流 I(永久电流),在超导体内部,感应电流 I 激发的磁场和外磁场等值反向,相互抵消。下图显示出放进磁场中的超导体球体的磁感应分布情况。

超导体

超导体的抗磁性使得在外界磁场不太强的情况下产生斥力。如果将一个处于超导状态的物体放在一块永久磁铁上,斥力与重力平衡,就实现了超导悬浮。

从上面的分析也可以知道,Slide 必须处于一个外界磁场的环境下。所以视频中的那个可不是普通的水泥地,里面也是装有特殊材料的。下图就是雷克萨斯在巴塞罗那专门建立的一个公园来试验 Slide。(去巴塞罗那玩的小朋友可以去参观参观哦)

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这次没得买

被 Slide 的物理原理和狂拽的外形所迷倒,想买买买了?很遗憾,雷克萨斯表示他们没有出售 Slide 的计划。

至于原因,个人猜测可能是因为成本太高,为了买个滑板还得重新铺段路,听起来是不太靠谱。不过一切都是在慢慢进步的。我们就端个小板凳,在这个夏天等等看吧。无论最后结果咋样,都总比没有尝试好吧,你觉得呢?


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