本文转自：安徽商报

8月12日，由中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心研制的国家稳态强磁场实验装置再攀“科技高峰”：其混合磁体（磁体口径32毫米）产生了45.22万高斯（即45.22特斯拉）的稳态磁场，刷新了同类型磁体的世界纪录，成为目前全球范围内可支持科学研究的最高稳态磁场。

此前报道：刚刚，合肥刷新这一世界纪录！超过美国

01成立攻关小组45.22万高斯的世界纪录是由一台磁体口径32毫米的混合磁体产生的。

国家稳态强磁场实验装置是“十一五”期间国家发改委批准立项的重大科技基础设施（又称“大科学装置”），包括十台磁体：五台水冷磁体、四台超导磁体和一台混合磁体。其中，混合磁体是国际上技术难度最高的磁体，也是能够产生最高稳态磁场的磁体，从结构上看，它由外“超导磁体”和内“水冷磁体”组合而成。

中科院合肥研究院强磁场科学中心研究员、强光磁预研项目总工程师陈思跃告诉记者：45.22万高斯的稳态磁场也由两部分磁体合力贡献。其中，超导磁体贡献了11万高斯，而水冷磁体则贡献了剩下的34.22万高斯。

“实际上，在超导磁体的部分，我们和美国基本水平相当。”陈思跃说：“之所以成为世界第一，是因为我们在水冷磁体技术上取得了一些突破。”

记者获悉：从去年年中开始，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心专门成立了“强光磁预研项目水冷磁体技术攻关组”。强磁场科学中心学术主任、强磁场安徽省实验室主任、强光磁预研项目负责人匡光力担任组长。

“成立攻关组就是要在水冷磁体技术上取得突破。”强磁场科学中心副研究员、强光磁预研项目水冷磁体技术攻关组成员房震告诉记者，在攻关组成立后，加班成了家常便饭。“基本上，每天回家睡一觉，就要来实验室，两点一线。”

可以说，整个攻关组在“水冷磁体技术”上的持续强攻，是整个稳态强磁场实验装置刷新世界纪录的关键。

02决定性的实验“实际上，年我们突破40（万高斯）后，年又突破了42.9（万高斯）。”陈思跃说：“但是从42.9（万高斯）到45.22（万高斯），这一步我们非常艰难。”

决定性的一次实验出现在年7月15日。

陈思跃回忆，当时觉得很有希望，但也紧张无比。“所有人都盯着参数看，超导磁体的部分大家心里都有数，主要是看水冷磁体。”

随着电流往上升，电流每升一万安培，混合磁体实验装置的稳态磁场就往上升一个台阶。停一停，电流再升一万安培，稳态磁场再升一个台阶。最终，控制中心的大屏幕上出现了“混合磁体总场强：45.22Tesla（即45.22万高斯）”的字样，人群爆发出欢呼。

在那次实验中，稳态强磁场实验装置维持45.22万高斯的稳态磁场接近一分半钟。

攻关组事后复盘，在水冷磁体技术上，有几个关键性的决定都发挥了作用。这些决定包括用液压预紧线圈；中心线圈的尺寸、磁场贡献的优化；新绝缘材料的使用和水冷槽工艺的改进等。

“可以说，突破的关键还是我们对磁体结构深层次创新，能够很好地平衡电磁体力。而且，把这个问题解决之后，我们还同时提高了磁场系数。”房震说。

更高的磁场系数也意味着，在实验装置中，同样的电流可以产生更高的磁场。时至今日，房震依然能记住混合磁体实验装置在维持45.22万高斯稳态时内水冷磁体的电流——安培。

03地球磁场的90万倍为什么要追求强的磁场？

“追求最高的磁场强度是我们科学技术一个很重要的指标。”中国科学院精密测量科学与技术创新研究院叶朝辉院士表示：“实验装置所能达到的指标实际上体现了人类操纵、控制磁场的能力。”

此次合肥科学岛稳态强磁场实验装置混合磁体产生的45.22万高斯（即45.22特斯拉，1特斯拉＝高斯）磁场究竟有多高呢？

“举一个例子。地球磁场约等于0.5高斯，我们的（实验）装置能控制磁场的能力（45.22万高斯）已经达到了地球磁场的90多万倍。”叶朝辉说。

就像显微镜放大倍比放大10倍能看得更清楚，磁场越强，越有助于探明物质的内部结构，为人类发现自然规律、研发新型技术提供更好的条件。

在现实社会中，这种控制磁场的能力也在衍生多项具有广泛应用前景的科技成果。

据中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心介绍：稳态强磁场实验装置年开始“边建设、边运行”，年全部建成投入全面运行。截至目前，装置已经运行超过50万个机时，为国内外多家单位提供了实验条件。

装置用户取得了一系列重大科技成果，如首次发现外尔轨道导致的三维量子霍尔效应、揭示日光照射改善学习记忆的分子及神经环路机制等等。与此同时，依托装置衍生的多项成果，如扫描显微成像技术、国家Ⅰ类创新靶向药物研制等。

04强光磁集成实验设施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、日本以及中国合肥的科学岛。

“原世界纪录是年由美国国家强磁场实验室创造，其混合磁体产生45万高斯，至今已保持纪录23年之久。”中科院合肥研究院强磁场科学中心学术主任、强磁场安徽省实验室主任、强光磁预研项目负责人匡光力表示。

但是从今年开始，世界纪录保持者变成了中国。45.22万高斯比之前的世界纪录45万高斯，高出了0.22万高斯。

早在年，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心强磁场团队就已自主研制成功中心场强达40万高斯的混合磁体，一举跻身世界第二。

从世界第二到世界第一，中国的科学工作者们整整用了六年时间。

在7月15日那次决定性的实验结束之后，陈思跃回家自己下厨炒了一个菜，开了一瓶啤酒。房震则说自己当天“回家倒头就睡”。

新的挑战又接踵而至。“稳态强磁场实验装置混合磁体刷新世界纪录，也为强磁场科学中心规划建设的另一个大科学装置——‘光磁集成实验设施’奠定了重要基础。”强磁场科学中心相关人士表示。

记者了解到：“强光磁集成实验设施”是由中国科学院合肥物质科学研究院、安徽大学、中国科学技术大学联合向国家发改委申报的国家“十四五”重大科技基础设施项目，经多轮评审，已被列为“备选项目、择机启动”。“该设施包括55T混合磁体、36T超导磁体为代表的具有世界最高稳态磁场强度的系列磁体装置，以及依托微波、红外/太赫兹、可见光等系列先进波源，建设一批强磁场下光-磁集成测量系统，其主要科学目标是解决新型电子材料研发、高温超导机理研究与应用、生命过程本质探索、新药创制以及特种功能材料制备等国家重大需求中的瓶颈问题。”

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