我国全超导磁体技术实现重大突破 35.6特斯拉强磁场刷新世界纪录

中国科学院近日宣布,综合极端条件实验装置成功实现35.6特斯拉全超导用户磁体,创造了该领域新的世界纪录。

这一成果由中国科学院电工研究所和物理研究所联合完成,标志着中国在强磁场技术领域取得重大突破。

从数据对比看,新纪录相比美国国家强磁场实验室此前创造的32.0特斯拉纪录提升了3.6特斯拉,可用孔径达到35毫米。

为便于理解其强度,研究团队介绍,这一磁场强度是医院常用核磁共振设备的12至24倍,是地球磁场的70多万倍。

这样的极端条件为科研人员探索物质微观世界提供了前所未有的实验环境。

强磁场超导磁体的研制涉及多学科交叉融合,工程化过程面临诸多技术瓶颈。

高温超导材料存在临界电流与力学性能强各向异性、屏蔽电流效应突出、尺寸偏差大等问题,对磁体的设计与制造构成巨大挑战。

此外,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都有极高要求,任何一个环节的不足都可能影响整体性能。

针对这些难题,中国科学院电工研究所团队创新提出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关键核心技术,大幅提升了强磁场超导磁体的电磁机械安全裕度。

中国科学院物理研究所团队则克服了高温超导磁体健康监测、极低温下极高磁场准确测量、磁体系统与低温系统及用户测量系统集成等方面的难题。

两支团队的联合攻关实现了全超导磁体性能的跨越式突破。

从应用前景看,全超导磁体具有零电阻、能耗极低的优势,相比传统电阻磁体运行成本大幅降低。

这一技术在大科学装置、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具有重大应用价值。

综合极端条件实验装置的升级完善,使其成为世界领先的实验装置之一,能为物质科学、生命科学等前沿研究提供核心支撑的极端强磁实验条件。

研究团队表示,35毫米的可用孔径已能满足核磁共振、比热、电阻测量等大部分实验需求。

未来他们将继续合作攻关,进一步提升磁体综合性能,研制40特斯拉及更高的全超导用户磁体,同时积极申请并利用专利保护自主知识产权,为国家重大战略实施提供强有力的科技支撑。

强磁场纪录的刷新不是单一指标的胜利,而是材料、设计、制造、测量与运行体系的综合能力体现。

面向未来,持续以国家重大科技基础设施为牵引,推动关键技术攻关与开放共享并重、原始创新与工程化能力并进,才能把“极端条件”转化为“创新条件”,在更深层次上支撑科学发现与高端装备跨越式发展。