依托國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“綜合極端條件實(shí)驗(yàn)裝置”，我國(guó)科研人員成功研制出中心磁場(chǎng)達(dá)35.6特斯拉的全超導(dǎo)用戶磁體，打破美國(guó)國(guó)家強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)造的32特斯拉世界紀(jì)錄。該磁體是全球唯一能提供30特斯拉以上磁場(chǎng)的全超導(dǎo)用戶實(shí)驗(yàn)磁體，可為國(guó)內(nèi)外科研團(tuán)隊(duì)提供極端強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)條件，其最高磁場(chǎng)是地球磁場(chǎng)的70多萬(wàn)倍，顯著提升了我國(guó)強(qiáng)磁場(chǎng)物質(zhì)科學(xué)研究實(shí)力。

強(qiáng)磁場(chǎng)是探索科學(xué)前沿的一種極端實(shí)驗(yàn)條件，在發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、催生新技術(shù)方面具有不可替代的作用。強(qiáng)磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體是一種在極低溫下運(yùn)行的裝置，具有零電阻、強(qiáng)磁場(chǎng)、高穩(wěn)定和低能耗的特性，是支撐大科學(xué)裝置、高端醫(yī)療、國(guó)防等關(guān)鍵領(lǐng)域的核心設(shè)備。所謂用戶磁體，是向外部團(tuán)隊(duì)開放的共享實(shí)驗(yàn)型磁體。

“然而，強(qiáng)磁場(chǎng)超導(dǎo)磁體研制過(guò)程涉及多學(xué)科交叉，工程上面臨諸多瓶頸，對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度、穩(wěn)定性、均勻度等指標(biāo)要求極高。同時(shí)，制造磁體所需的高溫超導(dǎo)材料存在各向異性強(qiáng)、尺寸精度控制難等問(wèn)題，這些都極大地增加了磁體設(shè)計(jì)和制造的難度。”中國(guó)科學(xué)院電工研究所王秋良院士說(shuō)。

在此次攻關(guān)中，中國(guó)科學(xué)院電工所、物理所發(fā)揮各自專長(zhǎng)，協(xié)同攻關(guān)，電工所團(tuán)隊(duì)在磁體設(shè)計(jì)與建造方面取得關(guān)鍵核心技術(shù)突破，物理所團(tuán)隊(duì)則攻克了極端條件下的精密測(cè)量與系統(tǒng)集成等難題，最終實(shí)現(xiàn)了全超導(dǎo)磁體性能的跨越式提升。

值得關(guān)注的是，該用戶磁體將為科研人員探索微觀世界規(guī)律、推動(dòng)基礎(chǔ)研究和高端裝備制造提供關(guān)鍵支撐。“例如，在材料科學(xué)中，強(qiáng)磁場(chǎng)可幫助揭示新型超導(dǎo)材料的特性;在生命科學(xué)領(lǐng)域，能為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析提供更精準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)條件。”中國(guó)科學(xué)院物理所研究員雒建林舉例道。

針對(duì)公眾關(guān)心的成本與普及性問(wèn)題，雒建林表示，全超導(dǎo)磁體因零電阻特性，運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)電阻磁體。同時(shí)，該磁體的可用孔徑為35毫米，能滿足核磁共振、材料比熱測(cè)量等大部分實(shí)驗(yàn)需求。

“電工所與物理所團(tuán)隊(duì)未來(lái)將繼續(xù)合作，朝著40特斯拉乃至更高的磁場(chǎng)目標(biāo)邁進(jìn)，并致力于擴(kuò)大磁體孔徑、降低運(yùn)行成本，讓這一國(guó)之重器能支撐更廣泛的研究與應(yīng)用，持續(xù)鞏固我國(guó)在強(qiáng)磁場(chǎng)技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。”王秋良說(shuō)。

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