中新網(wǎng)北京1月27日電 (記者 孫自法)記者1月27日從中國科學院獲悉，依托中國科學院物理研究所建設的國家重大科技基礎(chǔ)設施——綜合極端條件實驗裝置近日實現(xiàn)35.6特斯拉全超導用戶磁體，打破了此前由美國國家強磁場實驗室創(chuàng)造的32.0特斯拉(可用孔徑34毫米)全超導用戶磁體的世界紀錄，奠定了中國在強磁場全超導用戶磁體領(lǐng)域的世界領(lǐng)先地位。

　　助力探索微觀世界的未知規(guī)律

　　中國這次將最高磁場提升3.6特斯拉、創(chuàng)造全超導用戶磁體新世界紀錄的綜合極端條件實驗裝置，已于2025年2月通過國家驗收，此次為在全超導磁體基礎(chǔ)上實現(xiàn)的優(yōu)化升級。此次研制的全超導用戶磁體，中國科學院電工研究所完成了超導磁體系統(tǒng)的設計制造，中國科學院物理研究所攻克了高溫超導磁體健康監(jiān)測和精準測量等難題。雙方聯(lián)合攻關(guān)，研制完成支持中外科研團隊開展前沿研究的用戶磁體。此次實現(xiàn)優(yōu)化升級后經(jīng)專家現(xiàn)場測試，中心磁場達35.6特斯拉，可用孔徑為35毫米。

　　達到35.6特斯拉的全超導用戶磁體，其磁場到底有多“強”？聯(lián)合團隊科普解讀說，醫(yī)院常用核磁共振的中心磁場為1.5特斯拉或3特斯拉(高清分辨)，目前實現(xiàn)的新世界紀錄最高磁場，是醫(yī)用核磁共振的約12倍至24倍，是地球磁場的70多萬倍。

　　關(guān)于可用孔徑，聯(lián)合團隊指出，在強磁場和低溫環(huán)境下，35毫米的孔徑已經(jīng)能滿足核磁共振、比熱、電阻測量等大部分實驗的要求，未來計劃進一步擴大磁體孔徑，以滿足更多測量手段的要求。

　　業(yè)內(nèi)專家認為，這項創(chuàng)世界紀錄的成果是中國強磁場技術(shù)領(lǐng)域重大突破，使得中國綜合極端條件實驗裝置成為世界領(lǐng)先的實驗裝置之一，可為物質(zhì)科學、生命科學等前沿研究提供核心支撐的極端強磁實驗條件，助力科研人員探索微觀世界的未知規(guī)律，加速推動中國乃至全球在基礎(chǔ)研究及高端裝備制造領(lǐng)域，產(chǎn)生重大科學發(fā)現(xiàn)與技術(shù)革新。

　　未來進一步提升磁體綜合性能

　　由于超導體具有零電阻從而沒有能耗，和非超導的電阻磁體相比，全超導磁體運行成本極低。強磁場超導磁體是一種能在極低溫條件下實現(xiàn)零電阻和強磁場的裝置，具有極高的磁場強度、極高的均勻度和穩(wěn)定性，且能耗極低，是現(xiàn)代科技領(lǐng)域核心裝備之一，在大科學裝置、先進科學儀器、高端醫(yī)療裝備、能源交通以及國防特種裝備等領(lǐng)域具有重大應用價值。

　　強磁場超導磁體研制涉及多學科交叉融合，工程化過程面臨多重技術(shù)瓶頸，對磁場強度、穩(wěn)定度、均勻度、有效口徑以及長期運行可靠性等指標有著極高要求。建造強磁場超導磁體所需高溫超導材料還存在臨界電流與力學性能強各向異性、屏蔽電流效應突出、尺寸偏差大等問題，給磁體設計與工程化帶來巨大挑戰(zhàn)。

　　針對上述技術(shù)難題，中國科學院電工研究所團隊研制出超導磁體系統(tǒng)，突破強磁場用戶超導磁體設計與建造關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)新提出高場高溫超導磁體全電磁精細設計理論與電磁結(jié)構(gòu)隨動調(diào)整方法、多線圈軸向自適應預緊、分區(qū)屏蔽電流抑制等關(guān)鍵核心技術(shù)，大幅提升了強磁場超導磁體的電磁-機械安全裕度；中國科學院物理研究所團隊則克服高溫超導磁體健康監(jiān)測、極低溫下極高磁場準確測量、磁體系統(tǒng)與低溫系統(tǒng)及用戶測量系統(tǒng)集成等方面的難題，實現(xiàn)全超導磁體性能的跨越式突破。

　　聯(lián)合團隊透露，未來他們將持續(xù)合作攻關(guān)，進一步提升磁體綜合性能，研制40特斯拉及更高的全超導用戶磁體，保持領(lǐng)先地位，并在研制過程中積極申請并利用專利保護自主知識產(chǎn)權(quán)，為國家重大戰(zhàn)略實施注入全超導、強磁場的強勁科技動力。(完)