瑞士苏黎世联邦理工学院打造紧凑型磁体

最新一期《科学进展》杂志发布了一项颠覆式研究成果,彻底打破了强磁体“体积庞大”的刻板印象。瑞士苏黎世联邦理工学院的科研团队利用HTS高温超导材料制成的REBCO带材,成功打造了两款外径仅63毫米、中心孔径3.1毫米的紧凑型强磁体。这两款磁体的磁场强度分别达到38特斯拉和42特斯拉,在手掌大小的体积内实现了相当于美国国家高磁场实验室45.5特斯拉纪录的表现,且功率不足1瓦,远远低于后者所需的约20兆瓦电力。 这一突破源自技术创新。研究团队将超导带材绕成扁平线圈并堆叠成整体结构,既压缩了体积又减少了材料长度。他们还通过连续绕制单一回路并取消匝间绝缘层,进一步提升了磁场强度和稳定性。这种设计让高场磁体终于摆脱了“大体积”的枷锁,在磁场强度、体积和功耗之间找到了完美平衡。 在科研层面,该成果为高场磁体小型化提供了全新路径,验证了完全基于高温超导材料的紧凑型设计能够实现40特斯拉以上的高场强。这不仅让极端科研条件更贴近普通实验室的日常操作,也为后续研究提供了重要参考。从应用角度看,其最大价值在于推动NMR技术的普及。以往依赖大型磁体的NMR设备成本高昂且难以维护,如今这种紧凑型磁体有望让高性能设备实现台式化甚至小型化升级。这将极大降低科研工作者使用高场NMR技术的门槛,加速分子结构解析、药物研发等领域的进展。 产业层面的利好同样显著。随着紧凑型磁体的工程化应用加速推进,市场对REBCO带材的需求将持续增长,倒逼上游企业提升工艺水平并降低成本。同时也会带动磁体绕制和冷却系统等配套技术的优化创新。这种良性循环将为超导产业开辟新的增长空间。 该成果的影响远不止于此。它重构了高场磁体的应用生态,为粒子物理、医疗和核聚变等多个领域带来了革新契机。小型化的高场磁体能让粒子加速器“瘦身”,降低建设运行成本;在医疗领域有望支持心磁图、脑磁图等新兴检测技术发展;在核聚变研究中则能提升等离子体约束效率。 最重要的是,这项突破打破了人们对强磁体的固有认知。它证明了“小巧”与“高性能”可以共存,为各类需要强磁体支撑的技术创新打开了无限可能。过去受限于体积的便携式检测设备、微型科研仪器等场景都将迎来新的发展机遇,推动更多前沿技术从实验室走向实际应用。