强磁场超导磁体是现代科学研究的关键装备。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实现了35.6特斯拉全超导磁体的突破,成功刷新了全超导用户磁体的世界纪录。该装置已于2025年2月通过国家验收,标志着我国在该战略性科技领域取得重大进展。 这一成果的取得并非易事。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,对磁体的设计与工程化构成巨大挑战。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都有极高要求,任何一个环节的不足都可能影响整体性能。 中国科学院电工研究所与物理研究所经过多年联合攻关,突破了设计与建造的关键技术瓶颈。电工所研制出超导磁体系统,创新多项核心方法,大幅提升了磁体的电磁-机械安全裕度。物理所则攻克了高温超导磁体健康监测、极低温高场精准测量及多系统集成等难题。经专家现场测试,该磁体中心磁场达35.6特斯拉,可用孔径为35毫米,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。 这一突破的意义深远。35.6特斯拉的磁场强度是医院核磁共振设备的12至24倍,是地磁场的70多万倍。在如此极端的强磁场和低温环境下,35毫米的孔径已能满足核磁共振、比热、电阻测量等大部分实验需求。强磁场超导磁体在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具有重大应用价值,是现代科技领域的核心装备之一。 综合极端条件实验装置的建成与完善,为国内外科研团队开展前沿研究提供了极端强磁实验条件。这一平台将助力科研人员探索微观世界的未知规律,加速推动我国乃至全球在基础研究及高端装备制造领域的重大科学发现与技术革新。 然而,国际竞争依然激烈。面对全球强磁场技术的发展态势,中国科学院电工所与物理所团队将持续合作攻关,更提升磁体综合性能,研制40特斯拉及更高的全超导用户磁体,以保持国际领先地位。同时,在研制过程中取得的知识产权也得到了专利保护,为我国在该领域的长期竞争优势奠定了基础。
35.6特斯拉全超导用户磁体的诞生,不仅是数字的刷新,更是一套面向开放共享、可持续运行的关键能力提升。把重大装置的优势转化为源源不断的科学发现与技术创新,需要在材料、工程、测量与运行体系上持续精进。面向未来,在更强、更稳、更可用的极端条件支撑下,探索未知规律的脚步将更加坚实有力,为我国高水平科技自立自强注入更深厚的基础。