近日，據(jù)官媒消息，我國在科研團(tuán)隊依托國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——綜合極端條件實驗裝置，在保持磁體口徑35毫米不變的條件下，成功研制出中心磁場強(qiáng)度達(dá)35.6特斯拉的全超導(dǎo)用戶磁體。

這一強(qiáng)度相當(dāng)于地球磁場強(qiáng)度的70多萬倍，刷新了全超導(dǎo)用戶磁體的現(xiàn)有世界紀(jì)錄。值得關(guān)注的是，保持磁體口徑35毫米不變的條件，是目前全球物質(zhì)科學(xué)研究領(lǐng)域唯一能提供30特斯拉以上穩(wěn)態(tài)磁場的全超導(dǎo)用戶磁體系統(tǒng)。

此次成果由中國科學(xué)院電工研究所負(fù)責(zé)設(shè)計制造，中國科學(xué)院物理研究所攻克了健康監(jiān)測等關(guān)鍵技術(shù)難題。

什么是全超導(dǎo)磁體？

全超導(dǎo)磁體的研制是一項集材料科學(xué)、低溫物理、精密工程于一體的尖端挑戰(zhàn)，其難度堪稱“沖擊地表最強(qiáng)”。

首先，它對磁場強(qiáng)度、穩(wěn)定度、均勻度、有效口徑及長期運(yùn)行可靠性等核心指標(biāo)有著近乎苛刻的要求。在極高場強(qiáng)下，磁體內(nèi)部會產(chǎn)生巨大的電磁力和機(jī)械應(yīng)力，極易導(dǎo)致線圈失穩(wěn)或損壞。

此前，美國、日本等國的超導(dǎo)磁體在沖擊峰值時都曾因“失超”（失去超導(dǎo)性）或熱管理問題而失敗，日本的磁體甚至因此燒毀。

其次，全超導(dǎo)磁體技術(shù)壁壘極高。研制涉及高溫超導(dǎo)內(nèi)插磁體與低溫超導(dǎo)磁體的精準(zhǔn)同軸嵌套，需要運(yùn)用多物理場協(xié)同優(yōu)化方法和高應(yīng)力調(diào)控工藝，以解決低溫高場下的應(yīng)力集中與屏蔽電流效應(yīng)等世界性難題。

很顯然，科研團(tuán)隊在材料、結(jié)構(gòu)和工藝上持續(xù)優(yōu)化，從2023年實現(xiàn)30特斯拉，到如今提升至35.6特斯拉，每一步都凝聚著巨大的創(chuàng)新。正如科研團(tuán)隊所言，他們以“不畏挑戰(zhàn)”、“先干再說”的精神，在無人看好的情況下堅持攻關(guān)，最終實現(xiàn)了關(guān)鍵材料、工藝與制備的100%自主可控。

全超導(dǎo)磁體有什么用？

首先，強(qiáng)磁場是揭示量子現(xiàn)象、新材料特性及物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵工具。

在前沿科學(xué)方面，這臺創(chuàng)紀(jì)錄的磁體部署于北京懷柔科學(xué)城的綜合極端條件實驗裝置內(nèi)，可與極低溫、超高壓等極端條件協(xié)同，為物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、核聚變能源等前沿探索提供前所未有的強(qiáng)大實驗平臺。

在高端醫(yī)療裝備領(lǐng)域，全超導(dǎo)磁體是磁共振成像（MRI）設(shè)備的核心。更高場強(qiáng)的超導(dǎo)磁體能夠?qū)崿F(xiàn)更高分辨率、更快成像速度的多核成像（如鈉、磷核），對帕金森病、阿爾茨海默病及惡性腫瘤的早期診斷和腦科學(xué)研究具有革命性意義。團(tuán)隊此前已成功研制出亞洲首臺9.4T人體全身成像磁共振磁體系統(tǒng)。

在能源與交通領(lǐng)域，全超導(dǎo)磁體是磁約束核聚變裝置（如ITER）實現(xiàn)等離子體穩(wěn)定約束的關(guān)鍵，關(guān)乎未來清潔能源的獲取。

此外，全超導(dǎo)磁體具有能耗極低、磁場強(qiáng)且穩(wěn)定的特性，也是下一代磁懸浮列車實現(xiàn)高速、高效、低噪音運(yùn)行的核心基礎(chǔ)。

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