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中國大型脈衝強磁場實驗裝置驗收 僅次美德法

  國家脈衝強磁場科學中心(籌)自行研製的90.6 特斯拉脈衝磁體。   【環球軍事報道】10月23日,我國“十一五”期間部署建設的國家重大科技基礎設施項目——脈衝強磁場實驗裝置,在湖北武漢通過國家驗收,標志著我國成為繼美、德、法之後第四個擁有國際頂級水平大型脈衝磁場實驗裝置的國家。   據介紹,強磁場與極低溫、超高壓等,被列為現代科學實驗最重要的極端條件之一。脈衝強磁場技術是產生強磁場的重要技術,建設脈衝強磁場實驗裝置可為凝聚態物理、材料、磁學、化學、生命與醫學等領域科學研究提供理想的研究平臺。▲   另據人民日報報道,23日,我國“十一五”期間部署建設首批由高校承建的國家重大科技基礎設施之一——華中科技大學脈衝強磁場實驗裝置通過國家竣工驗收,標志著我國擁有了國際頂級水平的脈衝磁場實驗裝置,成為繼美、德、法之後第四個擁有大型脈衝磁場實驗裝置的國家。   基礎科研必需品   提供現代科學實驗極端條件的理想平臺   “從此以後,我們在強磁場環境下做實驗,再不用找關係到國外實驗室排隊了!”驗收現場,驗收委員會專家、長期從事磁學和磁性材料研究的中國科學院院士都有為難掩激動……   “簡單來講,這就相當於提供了一個極端環境下的實驗平臺。” 華中科技大學國家脈衝強磁場科學中心主任李亮介紹說,強磁場被列為現代科學實驗最重要的極端條件。大多數科學效應的顯現都與磁場強度有關:磁場強度越高,效應就會越明顯,有些科學效應甚至只有在強磁場環境中才會顯現。   該項目技術總監、中國工程院院士潘垣介紹說,脈衝強磁場技術不僅能滿足前沿基礎研究的需要,且在航空航天、新能源等行業有著廣泛的應用。據介紹,近30年來,與強磁場相關的諾貝爾獎項達到10個,涵蓋物理、材料、化學、生物和醫學多個領域。   “特斯拉”是國際上用以衡量磁場強度的單位。2013年8月6日晚19點20分,國家脈衝強磁場科學中心成功實現了90.6特斯拉的峰值磁場,再一次刷新我國脈衝磁場的最高強度紀錄,使我國成為繼美國、德國後世界上第三個突破90特斯拉大關的國家。   目前已通過竣工驗收的脈衝強磁場實驗裝置,不僅擁有可達到90.6特斯拉磁場強度的系列脈衝磁體,還配備了低溫、高靜壓、光源等其它實驗條件,建有電輸運、磁特性、磁光特性、壓力效應、極低溫、電子自旋共振、核磁共振等多個科學實驗站,可為脈衝強磁場下物理、材料、化學、生命與醫學等領域科學研究提供理想的研究平臺。   “現在,我們可以毫不客氣地說,在脈衝強磁場的技術領域,我們做到了世界頂尖!” 作為脈衝強磁場實驗裝置的“發起人”,潘垣表示。   工業應用新探索   瞬間“百煉鋼化繞指柔”,永磁裝備充磁如充電   “看起來就像氣功一樣,當我們用電源驅動一個脈衝強磁場時,在100毫米的直徑範圍內,可產生500噸的電磁感應力,瞬間改變對象的形態。”李亮指著一件厚6毫米、直徑600毫米的喇叭狀金屬管說,“利用脈衝強磁場成形裝置,將一塊金屬圓板塑成這個形狀,只需要一道工序、十幾毫秒、0.001度電。”   這種技術被稱為“多時空脈衝強磁場成形製造技術”,是李亮團隊依托該中心自主研發的電源、磁體和控制技術,在全球首先提出併成功研發的。其原理在於,在脈衝強磁場環境中,線圈與金屬材料相互作用,能產生極大的洛侖茲力,將堅硬的金屬材料“百煉鋼化為繞指柔”,在1至2毫秒的時間內塑造成特定的形狀。   “這種技術不僅高效,且成本大幅降低,過程更為可控,成形面積更大,可成形樣式更複雜,實現金屬零部件的整體單次成形,避免了有縫拼接對零部件性能的破壞,可被廣泛應用於航空、航天、兵器工業、汽車製造、儀錶儀器等諸多領域。”脈衝強磁場實驗裝置技術副總監姚凱倫說。   此外,李亮團隊在永磁裝備充磁方面也取得了革命性突破。永磁材料被廣泛應用於風力發電機、磁共振成像等。中心將專門的充磁夾具或充磁線圈集成在永磁設備上,不僅可以實現先拼裝後整體充磁,再次充磁時也無需拆卸永磁塊,只需接上電源再次放電即可,大幅降低了裝配難度,提高了充磁效果,讓大型永磁設備的充磁就像手機充電一般方便。此外,脈衝強磁場的相關衍生技術還可應用於磁製冷、磁治療等多個領域,成為我國經濟社會發展的重要推動力量。   自主創新新常態   研發系列國際先進水平關鍵設備,掌握核心技術   “我們可以用常規的、廉價的導體實現美國用價格高昂的導體達到的同樣質量的脈衝磁體,成本不到美國和德國同類磁體1/10。”李亮不無驕傲地說:“產生90.6特斯拉磁場強度的磁體、電源、控制系統等全套裝置均為中心自主開發研製”。有國外專家如此評價:“你們用1.3億人民幣做了1.3億美元的事情。”   在中心,創新成了常態。   線圈作為磁體裝置的“心臟”,其材料和繞制方式是影響磁體整體性能的關鍵,而攻剋這一難題的,是中心一位“75後”的教授——彭濤。這位由華中科技大學電氣學院培養的博士,在2010年為強磁場中心成功繞制了能實現75特斯拉峰值磁場的單線圈磁體,這是目前世界上採用軟銅繞制的最高場強磁體。   當彭濤謀划著讓繞制磁體產生的磁場再往上加一點時,中心的王紹良工程師則一心一意地做著溫度的“減法”。從2008年7月到2011年3月,王紹良團隊歷經30多個月的艱苦攻關,自主研發了“用於脈衝強磁場科學研究的吉福特—麥克馬洪製冷機樣品冷卻技術”,只需少量氦氣,即可在5分鐘內將預冷過的實驗樣品降溫至-271.8℃,大幅提高了實驗效率。   此外,中心還研發了一系列國際先進水平的關鍵設備,並掌握相關核心技術:自研自製的國內首創集成式脈衝強磁場裝置、探測靈敏度為國際同類型裝置最高的電輸運實驗站、激光光源波長範圍為國際同類型裝置最寬的磁光科學實驗站、獨創的平頂波形脈衝磁體……   這一系列成績,都深深地打上“中國創造”的烙印。  (原標題:中國大型脈衝強磁場實驗裝置驗收 僅次美德法)  
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