我国综合极端条件实验装置实现35.6特斯拉全超导用户磁体,创造世界新高

近日,依托中国科学院物理研究所建设的国家重大科技基础设施——综合极端条件实验装置,成功实现35.6特斯拉全超导磁体,刷新全超导用户磁体领域世界纪录。该装置已于2025年2月通过国家验收,此次突破表明了我国在强磁场技术领域的最新进展。强磁场超导磁体能够在极低温条件下实现零电阻运行并输出强磁场,是国家重大科技基础设施、先进科学仪器、高端医疗装备、能源交通以及国防特种装备等领域的重要支撑。但其研制涉及多学科协同,工程化过程中仍面临多项关键瓶颈。强磁场超导磁体对磁场强度、稳定度、均匀度、有效口径以及长期运行可靠性等指标要求极高,任何环节的短板都可能影响整体性能。此前,美国国家强磁场实验室保持着32.0特斯拉的全超导用户磁体世界纪录,可用孔径为34毫米。此次我国新研制的全超导磁体中心磁场达到35.6特斯拉——可用孔径为35毫米——不仅将最高磁场提升了3.6特斯拉,也在有效孔径上实现提升,综合性能达到国际领先水平。 此成果来自两个研究团队的长期联合攻关。中国科学院电工研究所科研团队围绕强磁场超导磁体设计与建造关键技术开展系统研究,提出并完善了高场高温超导磁体全电磁精细设计理论与电磁结构随动调整方法、多线圈轴向自适应预紧、分区屏蔽电流抑制等核心技术,大幅提升了强磁场超导磁体的电磁—机械安全裕度,为磁体稳定运行提供了保障。另外,中国科学院物理研究所科研团队解决了高温超导磁体健康监测、极低温下超高磁场的准确测量,以及磁体系统与低温系统、用户测量系统集成等关键问题,使全超导磁体性能实现明显跃升,并确保其在极端条件下的可靠运行。强磁场超导磁体研制的主要难点之一在于高温超导材料的工程特性限制,例如屏蔽电流效应明显、尺寸偏差较大等,给精密设计与工程实现带来挑战。两个团队通过理论研究与工程验证相结合,逐项攻克对应的瓶颈,最终实现了性能的提升。评审专家一致认为,该成果是我国强磁场技术领域的重要突破,使综合极端条件实验装置跻身世界领先行列,可为物质科学、生命科学等前沿研究提供关键的极端强磁实验条件。依托这一装置,国内外科研团队有望开展更深入基础研究,推动基础研究与高端装备制造领域的科学发现和技术创新。从国际竞争视角看,此次纪录刷新表明我国在强磁场技术领域的整体能力实现跃升。强磁场技术与国家战略安全和科技竞争力密切相关,此项突破具有重要战略意义。

从追赶到引领,中国科学家用十年如一日的坚守展现了基础研究的长期价值;这项纪录不仅刷新了磁场强度的刻度,也拓展了全球强磁场技术的发展边界。随着更多“科研高峰”被不断攀登,我们看到的不只是单项技术的突破,更是一个国家在迈向科技高峰过程中留下的坚实脚步。