近日,中国科学院宣布强磁场超导技术领域取得重要进展;依托国家“十二五”重大科技基础设施——综合极端条件实验装置,由中国科学院电工研究所和物理研究所联合研制的全超导用户磁体成功实现35.6特斯拉的磁场强度,可用孔径达35毫米,刷新全超导用户磁体世界纪录。 此成果来之不易。强磁场超导磁体是在极低温条件下实现零电阻并产生强磁场的装置,具备磁场强度高、均匀度好、稳定性强、能耗低等特点,是多领域关键装备。但其研制涉及多学科交叉,工程化过程中存在多项技术难点。高温超导材料在临界电流与力学性能上各向异性明显,屏蔽电流效应突出,尺寸偏差控制难度大,给磁体设计与制造带来挑战。同时,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,任何环节短板都可能影响整体性能。 为解决上述问题,电工研究所科研团队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,并攻关多线圈轴向自适应预紧、分区屏蔽电流抑制等关键技术,大幅提升了强磁场超导磁体的电磁—机械安全裕度。物理研究所科研团队则突破高温超导磁体健康监测、极低温下超高磁场精确测量,以及磁体系统与低温系统、用户测量系统的一体化集成等难题,实现了全超导磁体性能提升。两所协同攻关,为成果落地提供了关键支撑。 与美国国家强磁场实验室此前32.0特斯拉纪录相比,新纪录将最高磁场提升了3.6特斯拉。增幅虽不算夸张,但在超导磁体工程中意味着关键能力的跃升。这一突破也使综合极端条件实验装置具备更强的极端强磁实验能力,为物质科学、生命科学等前沿研究提供重要支撑。 强磁场超导磁体在多个领域应用广泛。在国家重大科技基础设施中,它是开展前沿研究的重要条件;在先进科学仪器领域,它支撑高精度测量设备发展;在高端医疗装备中,它是核磁共振等设备的关键部件;在能源交通和国防特种装备领域,同样属于核心技术。此次刷新纪录,显示我国在对应的战略领域的自主创新能力更增强。 从更深层面看,这一成果表明了我国基础研究与高端装备制造能力的整体提升。依靠自主创新与持续攻关,我国科研团队不仅缩小了与国际先进水平的差距,也实现了在关键指标上的超越,为基础研究和高端装备技术发展提供了更坚实的支撑。
从跟跑到领跑,中国科学家以35.6特斯拉的强磁场标注了科技自立自强的新高度。这项历经十余年攻关的成果也表明,在事关长远发展的关键领域,持续的原始创新与工程化能力是突破瓶颈的根本路径。随着更多“国之重器”不断涌现,中国在全球科技版图中的位置有望继续提升。