我国脉冲强磁场实验装置通过验收
- 2014/10/30 9:16:24 5900
- 来源：仪表网
2014年10月23日，在华中科技大学进行了我国“十一五”期间部署建设的国家重大科技基础设施项目之一——脉冲强磁场实验装置的验收工作。我国由此成为继美、德、法之后第四个拥有大型脉冲强磁场实验装置的国家。
目前，强磁场与极低温、超高压等被列为现代科学实验重要的条件之一。脉冲强磁场技术是产生强磁场的重要技术，建设脉冲强磁场实验装置可为凝聚态物理、材料、磁学、化学、生命与医学等领域科学研究提供理想的研究平台。
负责此次验收工作的来自教育部、科技部、发展改革委、湖北省等32位专家组成的验收委员会一致认为，脉冲强磁场实验装置总体性能达到先进水平，部分指标实现了，已成为上好的脉冲强磁场装置之一。
据了解，华中科技大学2008年开始建设的脉冲强磁场实验装置项目，经过7年的时间，通过自主创新，在脉冲磁体分析设计、脉冲功率电源、低温制冷等关键技术上取得突破，使我国掌握了脉冲强磁场装置核心技术。
“简单来讲，这就相当于提供了一个环境下的实验平台。”华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心(筹)主任李亮介绍说，强磁场被列为现代科学实验重要的条件。大多数科学效应的显现都与磁场强度有关：磁场强度越高，效应就会越明显，有些科学效应甚至只有在强磁场环境中才会显现。
该项目技术总监、中国工程院院士潘垣介绍说，脉冲强磁场技术不仅能满足前沿基础研究的需要，且在航空航天、新能源等行业有着广泛的应用。据介绍，近30年来，与强磁场相关的诺贝尔奖项达到10个，涵盖物理、材料、化学、生物和医学多个领域。
据了解，“特斯拉”是上用以衡量磁场强度的单位。2013年8月6日，国家脉冲强磁场科学中心成功实现了90.6特斯拉的峰值磁场，再一次刷新我国脉冲磁场的高强度纪录，使我国成为继美国、德国后世界上第三个突破90特斯拉大关的国家。
目前已通过竣工验收的脉冲强磁场实验装置，不仅拥有可达到90.6特斯拉磁场强度的系列脉冲磁体，还配备了低温、高静压、光源等其它实验条件，建有电输运、磁特性、磁光特性、压力效应、极低温、电子自旋共振、核磁共振等多个科学实验站，可为脉冲强磁场下物理、材料、化学、生命与医学等领域科学研究提供理想的研究平台。
“看起来就像气功一样，当我们用电源驱动一个脉冲强磁场时，在100毫米的直径范围内，可产生500吨的电磁感应力，瞬间改变对象的形态。”李亮指着一件厚6毫米、直径600毫米的喇叭状金属管说，“利用脉冲强磁场成形装置，将一块金属圆板塑成这个形状，只需要一道工序、十几毫秒、0.001度电。”
这种技术被称为“多时空脉冲强磁场成形制造技术”，是李亮团队依托该中心自主研发的电源、磁体和控制技术，在首先提出并成功研发的。其原理在于，在脉冲强磁场环境中，线圈与金属材料相互作用，能产生极大的洛仑兹力，将坚硬的金属材料“百炼钢化为绕指柔”，在1至2毫秒的时间内塑造成特定的形状。
“这种技术不仅，且成本大幅降低，过程更为可控，成形面积更大，可成形样式更复杂，实现金属零部件的整体单次成形，避免了有缝拼接对零部件性能的破坏，可被广泛应用于航空、航天、兵器工业、汽车制造、仪表仪器等诸多领域。”脉冲强磁场实验装置技术副总监姚凯伦说。
此外，李亮团队在永磁装备充磁方面也取得了革命性突破。永磁材料被广泛应用于风力发电机、磁共振成像等。中心将专门的充磁夹具或充磁线圈集成在永磁设备上，不仅可以实现先拼装后整体充磁，再次充磁时也无需拆卸永磁块，只需接上电源再次放电即可，大幅降低了装配难度，提高了充磁效果，让大型永磁设备的充磁就像手机充电一般方便。此外，脉冲强磁场的相关衍生技术还可应用于磁制冷、磁治疗等多个领域，成为我国经济社会发展的重要推动力量。
“我们可以用常规的、廉价的导体实现美国用价格高昂的导体达到的同样质量的脉冲磁体，成本不到美国和德国同类磁体1/10。”李亮不无骄傲地说：“产生90.6特斯拉磁场强度的磁体、电源、控制系统等全套装置均为中心自主开发研制”。有国外专家如此评价：“你们用1.3亿人民币做了1.3亿美元的事情。”
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