据新华社报道，9月22日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心自主研制的水冷磁体成功产生42.02万高斯的稳态磁场，打破了2017年美国国家强磁场实验室水冷磁体创造的41.4万高斯的世界纪录。
稳态强磁场是开展物质科学前沿研究所需的一种极端实验条件，是推动重大科学发现的“利器”，强磁场技术已成为国际科技竞争的重要领域。
这一磁体的研制成功，将为科学家探索新现象、揭示新规律提供强大的实验条件，也将为我国建设更高场强的稳态磁体打下关键技术基础。
我国刷新水冷磁体强磁场世界纪录
9月22日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心自主研制的水冷磁体产生了42.02万高斯（即42.02特斯拉）的稳态磁场，打破了2017年由美国国家强磁场实验室水冷磁体产生的41.4万高斯的世界纪录，成为国际强磁场水冷磁体技术发展新的里程碑。这也是稳态强磁场实验装置继2022年混合磁体成功创造45.22万高斯的世界稳态磁场纪录之后，取得的又一项重大技术突破。
稳态强磁场刷新水冷磁体世界纪录（中国科学院合肥物质科学研究院供图）
据上海证券报，稳态强磁场磁体分为三种类型，即水冷磁体、超导磁体以及由水冷磁体和超导磁体组合的混合磁体。水冷磁体是科学家们最早使用的磁体类型，拥有磁场调控灵活快捷，且具有能够产生更高磁场强度的优势，为物质科学研究提供了可靠和高效的实验条件。
强磁场科学中心学术主任匡光力研究员将稳态强磁场技术的发展形象地比作乒乓球赛场上的竞技，“水冷磁体、超导磁体都是‘单打高手’，混合磁体是‘混双组合’，2022年我们曾以综合优势问鼎‘混双冠军’，今天我们在这一领域又有了新的突破，拿下了一项‘单打冠军’。”
稳态强磁场是物质科学研究需要的一种极端实验条件，是推动重大科学发现的“利器”。几十年来，全球科学家在稳态强磁场条件下的科学研究取得了许多重大科研成果，先后有十多项科研成果获得诺贝尔奖。因此，强磁场技术的发展成为国际科技竞争的重要领域，目前国际上有五大稳态强磁场实验室，分布于美国、法国、荷兰、日本和中国合肥科学岛。
技术突破的意义相当重大
据大皖新闻，稳态强磁场实验装置法人单位是中国科学院合肥物质科学研究院，共建单位是中国科学技术大学，各项任务依托强磁场科学中心完成。装置于2008年5月19日获批开工，2010年10月28日转入“边建设、边运行”模式，2017年9月27日通过国家验收并正式投入运行。稳态强磁场实验装置在建设过程中取得了一系列成就，磁体技术和综合性能处于国际领先地位。团队成功研制出世界更高稳态磁场的混合磁体、五台不同用途的水冷磁体（四创世界纪录、三台保持至今），建成了国际首创的水冷磁体扫描隧道显微镜、扫描隧道-磁力-原子力组合显微系统等一系列科学实验系统。装置为开展物理、化学、材料、生命健康和工程技术等学科的研究提供了稳态强磁场实验条件，已在多学科前沿探索中取得诸多重大科技成果。
稳态强磁场42.02万高斯水冷磁体（中国科学院合肥物质科学研究院供图）
据文汇报报道，“其实，早在2015年，我们就拿下了稳态磁场水冷磁体的世界冠军。但美国在2017年又夺了过去，并保持了7年。这次，我们再次将这个‘世界冠军’夺了回来。”匡光力说，强磁场实验装置能力关乎国家科学前沿探索能力，也蕴含着大量科学机遇。自1913年以来，全球科学家在稳态强磁场条件下的科学研究取得了许多重大科研成果，“现在，稳态强磁场的三项世界纪录都回到了中国科学家手中，我们这次成果助力中国稳态强磁场磁体技术发展实现‘大满冠’。”
“在科学前沿，每一点极限的突破，每一点指标的提升，都需要花费极大的代价。”匡光力认为，这次重新“夺冠”，虽然从数值上只比美国高出了0.62T，但其技术突破的意义却相当重大。“这就好像人类百米短跑的世界纪录，提升0.01秒也十分困难。”
为此，合肥物质院强磁场装置团队从4年前起，在电源、冷却系统等支撑系统的技术改进提升上，花了大量精力。例如，团队将水冷磁体WM6的供电能力进行了提升，而且纹波更小、更稳定。
当支撑系统有了巨大提升后，团队再次将主攻目标转向水冷磁体。
bitter片是水冷磁体的关键部件，每台磁体由1000多片bitter片叠连而成。合肥物质院团队对其通水孔进行了优化改进，使得其性能更加优良，可以承载更大电流。
更大的电流就意味着产生更大的热。在强磁场水冷磁体装置中，1秒所产生的热量足以熔化35公斤铁块。为此，团队改良了水冷系统。
“值得自豪的是，装置所有部件都是在科学岛自主研制、加工、装配的。”匡光力非常有信心地表示，在实现了42.02T的目标之后，装置支撑系统还有很大余力，这为装置冲击下一个目标，留下了足够的支撑空间。
编辑|孙志成 易启江
校对|刘思琦
每日经济新闻综合自新华社、上海证券报、大皖新闻、文汇报等
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