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发表于 2025-5-30 11:58:35
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光谷这一大科学装置取得新成果
中国光谷
2025-5-2915:22湖北武汉东湖新技术开发区管理委员会官方账号
日前，由国家脉冲强磁场科学中心李亮教授牵头、宋运兴研究员团队自主研制的无骨架传导冷却NbTi低温超导磁体，在9.0T峰值场强下实现了稳定运行。
该磁体采用无骨架技术，相较于团队上一台有骨架低温超导磁体，磁体重量降低了近30%，超导线用量减少了17%，锻炼失超次数减少了50%，实现了显著的轻量化、成本和运行效率的优化，在扫描隧道显微镜、物理性质测量系统、磁光测量等科研设备中具有广阔的应用前景。
国家脉冲强磁场科学中心李亮教授
这是国家脉冲强磁场科学中心在高端科研装备上取得的又一重要成果。
2007年，脉冲强磁场设施落户湖北，是全国首个落地高校的国家大科学工程。凭借不懈的科研攻关，强磁场中心磁场强度不断刷新纪录，结束了我国相关研究长期依赖国外设施的历史。
从0到1
喻家山下建设“大国重器”
当前，新一轮科技革命和产业变革深入发展。科学研究向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力，不断突破人类认知边界。
强磁场是现代科学实验最重要的极端条件之一，强磁场大科学装置对于推动关键技术变革意义重大。置身强磁场中的物质好比在“放大镜”下，微观结构一览无余，磁场越强，放大倍数越高，清晰度越高，研究越准确。处在强磁场中，物质内部电子结构也可能发生改变，产生新现象。
世界范围内，通过技术手段创造的最高磁场强度为100.75T（T为“特斯拉”，表征磁场大小的单位，1特斯拉相当于地球磁感应的2万倍）。脉冲强磁场设施是产生高强磁场的最有效手段，近40年来已产生与之相关的诺贝尔奖10项。
国家脉冲强磁场科学中心，科研人员在电源大厅工作
上世纪80年代，欧美发达国家纷纷建设磁场强度更高的脉冲强磁场，而我国在这方面几乎为空白。
“强磁场条件下的基础科研十分前沿，实验资源极为紧俏。以前，国内没有此类设施，科学家想做相关实验，只能到欧美、日本去求助，两三年才能做上一次实验。”李亮回忆。
2001年，中国工程院院士潘垣首倡建设脉冲强磁场。2006年，脉冲强磁场设施的建设被纳入国家的重大规划。2007年，应时任华中科技大学校长李培根院士邀请，李亮毅然回国主持建设脉冲强磁场实验装置。
在李亮看来，回国便能担当这么大的重任，是幸运，也是梦想之旅。在国外，他一直围绕脉冲强磁场在做研究，从绕线做磁体开始，练就了一身硬功夫。回国后，他有了自己的创新平台，梦想成为全世界第一个把脉冲强磁场从理论到设计、从制造到应用的完整模式做出来的人。
英国剑桥大学教授点赞
“开放实验平台做到了最好”
要创造极端的条件，就要攻克极端的困难。
多年来，李亮带领团队瞄准强磁场国际前沿，立足自主创新，攻克极限工况下磁体结构稳定性设计、磁场波形精确调控和微弱信号精准测量等世界性难题。
装置建设之初，国内导体材料的强度仅有国外的三分之二。经过反复实验，团队创新技术路径，采用了复合材料加固技术，解决了导体材料强度不够的问题，不到两年，团队将最高峰值磁场强度提升到80T，仅用五年又突破了90T磁场强度。而达到这一强度，美、德分别用了20年和10年。
科研团队在充磁现场进行测试
脉冲强磁场实验装置于2008年4月正式开工建设，2013年10月建成。在国家脉冲强磁场科学中心，最高峰值磁场强度为94.8T，位居世界第二、亚洲第一，创造出64特斯拉平顶、45T/50Hz重频磁场等多项磁场参数世界纪录，实验测量精度、频率、磁体寿命等参数位居世界前列。装置的建成使我国脉冲强磁场技术实现了从跟跑到并跑、领跑的跨越式发展，达到国际领先水平。
强磁场汇聚“强磁力”，2014年国家脉冲强磁场科学中心对外开放运行，吸引着全球科研机构和专业个人来到喻家山下，在超强磁场、极低温、高压等极端实验条件下进行前沿基础科学研究。截至目前，已为130多个国内外科研单位开展科学实验2000余项，取得了包括发现第三种规律新型量子振荡等在内的一大批重要原创成果。
英国剑桥大学卡文迪许实验室的Suchitra Sebastian教授也为团队点赞：“作为一个开放的公共的实验平台，我认为你们是做得最好的！”
永葆创新激情
奋进全球“双最”目标
李亮常和团队成员说，创新精神不是说教科书上怎么说、国外成功案例怎么说，我们就怎么做，得在他们的基础上去思考问题，寻找我们的解决方案。
为提高装置运行效率，建设团队没有照搬国外经验，而是从无到有白手起家。每一张电路设计图都由团队自己绘制，每一个零件都是团队自己安装调试。强磁场装置关键核心材料、部件全都通过自主研发实现了国产化。
不同的科学研究对磁场波形的需求不同，涵盖超高场、平顶磁场、重复频率磁场等，国外几乎所有的强磁场实验站的磁体，只能产生一种波形，实验效率低。团队通过设计电路、预构模型，建成波形发生器，一个磁体可以产生六种不同的磁场波形，实验站的功能和效率得到极大提升。
26兆瓦永磁电机
去年9月底，李亮还带领团队成功实现26MW全球最大单机功率风力发电机转子的原位退磁与退磁后的再饱和充磁，成为全球唯一能对兆瓦级永磁风力发电机全系列机型整体充退磁的技术团队。该技术不仅可提升永磁电机的生产效率和生产安全、降低生产成本，还可用于永磁电机的回收再制造，已在湘潭电机有限公司、中车永济电机有限公司等多家单位成功应用。
眼下，“脉冲强磁场优化提升”工程正在紧锣密鼓地建设中。目前，全球最高的脉冲强磁场是100.75特斯拉，国家脉冲强磁场科学中心优化升级后将达到110特斯拉。这9.25特斯拉的优势，相当于将百米赛跑成绩从9秒80提升到9秒，难度可想而知。
“我将和团队一起，永葆创新激情，朝着建设全球规模最大、最具国际影响力的脉冲强磁场科学中心努力奋进。”李亮说。 |
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