综合极端条件实验装置全超导磁体取得重大突破
2026-01-27
文章来源: 怀柔研究部

  1月24日,依托中国科学院物理研究所建设的国家重大科技基础设施——综合极端条件实验装置实现了35.6特斯拉全超导磁体(可用孔径35毫米),创造了全超导用户磁体新的世界纪录。该装置为国家“十二五”重大科技基础设施项目,已于2025年2月通过国家验收,此次突破为在全超导磁体基础上实现优化升级。该全超导磁体由中国科学院电工研究所和中国科学院物理研究所经过多年联合攻关研制而成,是支持国内外科研团队开展前沿研究的用户磁体。这一成果打破了由美国国家强磁场实验室保持的32.0特斯拉(可用孔径34毫米)世界纪录,将全超导用户磁体的最高磁场提升3.6特斯拉,标志着我国在强磁场全超导用户磁体领域跃居世界领先地位。

  作为现代科技领域的核心装备,强磁场超导磁体可在极低温环境下实现零电阻与强磁场的双重特性。它兼具磁场强度高、均匀度好、稳定性强、能耗极低等优势,在国家重大科技基础设施、先进科学仪器、高端医疗装备、能源交通及国防特种装备等领域具有不可替代的应用价值。

  不过,强磁场超导磁体的研制是典型的多学科交叉难题,对磁场强度、稳定度、均匀度、有效口径及长期运行可靠性等指标要求严苛。尤其在高温超导材料方面,临界电流与力学性能强各向异性、屏蔽电流效应突出、尺寸偏差大等问题,为磁体设计与工程化制造带来巨大挑战。

  针对上述技术瓶颈,两大科研团队精准分工、协同突破。电工所团队创新提出高场高温超导磁体全电磁精细设计理论与电磁结构随动调整方法,研发多线圈轴向自适应预紧、分区屏蔽电流抑制等核心技术,大幅提升强磁场超导磁体的电磁-机械安全裕度。物理所团队则攻克高温超导磁体健康监测、极低温高磁场精准测量,以及磁体系统与低温、测量系统集成等难题。双方合力实现全超导磁体性能的跨越式突破。

  这一突破使综合极端条件实验装置跻身世界领先实验装置行列,为物质科学、生命科学等前沿领域研究提供核心支撑。装置将助力科研人员探索微观世界未知规律,加速我国乃至全球基础研究与高端装备制造领域的科学发现和技术革新。

  未来,两大团队将持续深化合作,进一步提升磁体综合服役性能,向40特斯拉及更高磁场强度的全超导用户磁体发起攻关,为国家重大战略实施注入强劲科技动力。