我国全超导磁体技术实现历史性跨越 35.6特斯拉新纪录领跑全球

问题:强磁场条件是探索物质新规律、验证前沿理论的重要手段。

长期以来,面向科研开放共享的“用户磁体”既要追求更高磁场强度,又要在稳定性、均匀度、可用孔径与长期可靠运行之间取得平衡。

特别是全超导路线需要在极低温环境下保持超导态,实现高场与低能耗并存,对工程设计与系统集成提出极高要求。

如何在保证可用孔径和运行稳定的前提下持续抬升磁场上限,是强磁场技术竞争的核心命题之一。

原因:此次突破来自国家重大科技基础设施平台能力提升与关键技术持续攻关的叠加效应。

综合极端条件实验装置已于2025年2月通过国家验收,运行体系与测试条件更加完善,为高场磁体的优化升级提供了可靠支撑。

全超导用户磁体由中国科学院电工研究所与中国科学院物理研究所多年联合攻关研制,在材料选择、结构设计、低温保障、磁体保护与控制等环节形成系统性突破。

经专家现场测试,磁体中心磁场达到35.6特斯拉,可用孔径35毫米,实现了在更高磁场强度下对有效口径与工程稳定性的兼顾。

与此前美国国家强磁场实验室32.0特斯拉、可用孔径34毫米的纪录相比,本次提升3.6特斯拉,体现了我国在高场全超导磁体工程化方面的整体能力跃升。

影响:强磁场超导磁体以“高强度、高均匀度、高稳定性、低能耗”为突出特征,是极端条件科学研究的重要“底座型”装备。

35.6特斯拉全超导用户磁体面向用户开放,可为材料物性调控、量子现象研究、超导与磁性机理探索等提供更强实验条件,有助于推动原创性发现与关键理论突破。

同时,高水平基础装备的自主可控,将增强我国在极端条件科学领域的国际合作吸引力和平台辐射力,促进跨学科团队围绕重大科学问题开展协同研究。

面向应用端,强磁场超导技术在先进科学仪器、高端医疗装备、能源交通以及国防特种装备等领域具有重要潜在价值,高场磁体的工程经验积累也将为相关产业链升级提供技术牵引。

对策:面向下一步发展,应坚持“设施能力提升与关键核心技术突破”并重。

一方面,持续完善用户运行体系,围绕磁场稳定度、均匀度、有效口径、长期可靠性等指标建立更严格的全流程质量控制与运行维护标准,提升装置的可用性与服务能力;另一方面,加强基础研究与工程技术的双向促进,围绕高性能超导材料、低温系统效率、磁体保护与安全运行等关键环节,形成从设计、制造到测试验证的闭环能力。

同时,建议进一步强化开放共享与国际对标机制,围绕重大科学问题组织跨机构联合攻关,提高装置在全球科研生态中的影响力与贡献度,并加快高端人才培养与多学科交叉团队建设,夯实持续迭代的创新基础。

前景:从全球强磁场技术发展趋势看,追求更高磁场、更大孔径、更长时间稳定运行仍是主线。

此次纪录刷新不仅是单点指标提升,更重要的是验证了我国在全超导用户磁体领域的系统集成与工程化能力。

随着综合极端条件实验装置运行能力进一步提升,依托高场磁体的开放实验有望带动更多原创成果产出,推动极端条件科学从“装备能力提升”向“重大科学产出牵引”加速转变。

可以预期,在持续投入与协同攻关的支撑下,我国强磁场基础装备将向更高性能、更强可靠性和更广应用拓展,为科技自立自强提供更加坚实的战略支撑。

强磁场超导磁体的世界纪录突破,充分展现了我国在科技创新中的决心和能力。

这一成就不仅代表了我国在基础研究领域的进步,更体现了多学科交叉融合、产学研结合的创新模式的有效性。

面向未来,我国应继续加大对强磁场等战略性科技领域的投入,进一步突破关键技术瓶颈,为国家重大科技需求和经济社会发展提供更加有力的支撑。

这一突破也启示我们,只有坚持自主创新、持之以恒地进行技术攻关,才能在国际科技竞争中占据主动地位,为实现科技强国目标贡献力量。