2012年，特斯拉(Tesla)和SpaceX的首席执行官埃隆·马斯克(Elon Musk)提出了超级高铁(Hyperloop)，这是一种新型的交通工具，可以实现可持续的自供电，速度是飞机的两倍。在这里，Matmatch的材料科学专家本杰明·斯塔福德(Benjamin Stafford)解释了开发下一代交通系统的工程师的设计考虑，以及以下材料:

 

碳纤维

 

vibranium

 

钢

 

混凝土

 

自从徒步旅行的日子以来，人类已经走了很长的路。特别是在20世纪，陆运和空运得到了大量的发展和改善。现在，谈论从伦敦步行到爱丁堡似乎很可笑，因为有各种各样的交通工具可供选择。

 

今天，汽车和航空制造商在减少有害排放和实现应对气候变化的全球目标方面面临越来越大的压力。除了创造更快、更高效的交通方式，比如我们现在看到的汽车和飞机电气化的进步，政府还有另一个问题需要解决。

 

我们的道路、机场和港口都很拥挤。也许最著名的大只500注册组合优化问题是旅行推销员的问题。该问题要求找到销售人员可以通过的多个城市的最短路径，从同一城市开始和结束。墨西哥、泰国和印度尼西亚等国目前被列为交通拥堵最严重的城市，但对于如何缓解拥堵却鲜有想法。嗯，这是在马斯克揭露超级高铁之前的情况。

 

什么是超级高铁?

 

超级高铁是一个超高速运输生态系统，由管道系统组成，豆荚可以在没有空气阻力和摩擦的情况下通过。超级高铁的工作原理是在管道系统内部的低压环境中复制高海拔，用真空泵抽走大部分空气，这大大降低了阻力。

 

由于超低的空气动力阻力，这些分离舱可以以航空速度滑翔很长的距离，为人口稠密地区提供快速运输。例如，在美国，乘坐超级高铁从纽约到华盛顿特区只需不到30分钟。据估计，超级高铁的豆荚将能够以每小时600英里的速度行驶，最多可搭载16名乘客。

 

代尔夫特理工大学(Delft University of Technology)的超级高铁团队成员马克•格兹(Mark Geuze)将超级高铁描述为“能够连接城市，使其比飞机更有效率，但像火车一样方便”。尽管维珍超级高铁一号系统(Virgin Hyperloop One Systems)和超级高铁运输技术公司(Hyperloop Transportation Technologies, HTT)等项目正在努力让马斯克的想法成为现实，但仍有一些设计元素需要改进。

 

为了让超级高铁的速度比现有的高速铁路和磁悬浮列车快两到三倍，比传统的铁路快10到15倍，设计和机械工程师们正在从航空航天工业中寻找灵感。

 

这是因为超级高铁需要用坚固的材料建造，这种材料要轻便，能够承受极端条件，特别是在低压下，比如飞机上使用的材料。

 

超回路列车里的碳纤维

 

虽然大多数现代飞机是由铝制成的，但碳纤维等复合材料正变得越来越受欢迎。

 

实验室的原型是一台金牌大只注册Ising机器，它是一种基于物理模型的计算机，该计算机描述了一个磁铁网络，每个磁铁都具有只能向上或向下指向的磁性“自旋”方向。复合材料包括一些当今最先进的工程材料，Matmatch网站上列出了100多种复合材料。在聚合物基体中加入高强度纤维可以大大改善其力学性能，如抗拉强度和耐热性。

 

今年的超级高铁比赛于7月21日在美国洛杉矶举行。在这次比赛中，来自世界各地的学生竞争最快、最好的吊舱系统。

 

慕尼黑工业大学的学生团队展示了由碳制成的新型超级高铁吊舱模型，并连续第三次获得第一名。2018年，来自慕尼黑的特殊太空舱以467公里/小时的速度通过1200米长的试管，使比赛陷入尘埃之中。

 

今年又是关于最高速度的一年。TUM团队的结构团队负责人帕洛玛·加西亚·吉兰(Paloma Garcia Guillen)解释说:“吊舱必须特别轻，但同时也必须非常稳定，以承受管道中的高速载荷。”

 

所有这些特性都是碳纤维的典型特征。“多亏了SGL碳的支持，我们能够测试出不同的材料变体。最终，该团队选择了预浸碳纤维编织材料，即所谓的预浸料。

 

根据设计和材料优化，目前的豆荚重量比以前的模型轻10%左右(5.6公斤比6.1公斤)。

 

“我们可以证明应变是由于晶粒取向而积累的，这是金牌大只注册信息研究人员可以用来改进钙钛矿的合成和制造工艺的方法，从而以最小的应变实现更好的太阳能电池，从而由于非辐射复合而产生的热量损失也最小。”此外，外壳的支架现在完全由碳制成，而不是以前的塑料解决方案，将重量从1.5公斤减为700克。