新加坡研究人员让一个毫米级转子在磁场上方悬浮旋转。切断电源后,它依靠自身惯性继续转动超过10小时。这是同等尺寸机械转子有记录以来最低的能量损耗,也为GPS信号失效时的导航提供了一条新思路。
这项成果来自新加坡科技研究局量子创新中心,团队致力于精密传感技术研究,相关论文发表在《自然·通讯》上。转子利用抗磁悬浮技术浮在永磁体上方,不需要持续供电就能保持悬浮。但传统悬浮转子在运动中会产生涡流,不断消耗旋转能量,如何减少这种损耗一直是难题。
研究团队发现,利用旋转对称性可以大幅抑制涡流。由于转子在完整旋转过程中各点感受到的磁场几乎相同,原本会损耗能量的涡流被显著压制。测量显示,转子旋转运动的能量损耗比侧向或上下振动慢约10万倍,耗散率仅为3.85微赫兹,创下同类毫米级转子的最低纪录。
在实验中,研究人员通过静电力和实时反馈控制将转子加速到每分钟930转。切断电源并保持高真空环境后,转子仅凭自身动量继续转动超过10小时。这一成果未来有望用于开发不依赖卫星信号的微型惯性导航系统。
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