【儀表網(wǎng) 行業(yè)聚焦點(diǎn)】近日，我國(guó)重大科技項(xiàng)目“脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置”順利通過(guò)驗(yàn)收，并正式投入運(yùn)行。該裝置采用我國(guó)自主自主研發(fā)的“多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)成形制造技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)金屬零部件的整體單次成形，可被廣泛應(yīng)用于航空、航天、兵器工業(yè)、汽車制造、儀表儀器等諸多領(lǐng)域。
2014年10月23日，在華中科技大學(xué)進(jìn)行了我國(guó)“十一五”期間部署建設(shè)的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目之一——脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置的驗(yàn)收工作。我國(guó)由此成為繼美、德、法之后第四個(gè)擁有大型脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置的國(guó)家。
目前，強(qiáng)磁場(chǎng)與極低溫、超高壓等被列為現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)重要的條件之一。脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)技術(shù)是產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)的重要技術(shù)，建設(shè)脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置可為凝聚態(tài)物理、材料、磁學(xué)、化學(xué)、生命與醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域科學(xué)研究提供理想的研究平臺(tái)。
負(fù)責(zé)此次驗(yàn)收工作的來(lái)自教育部、科技部、發(fā)展改革委、湖北省等32位專家組成的驗(yàn)收委員會(huì)一致認(rèn)為，脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置總體性能達(dá)到先進(jìn)水平，部分指標(biāo)實(shí)現(xiàn)了，已成為上好的脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)裝置之一。
據(jù)了解，華中科技大學(xué)2008年開(kāi)始建設(shè)的脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)7年的時(shí)間，通過(guò)自主創(chuàng)新，在脈沖磁體分析設(shè)計(jì)、脈沖功率電源、低溫制冷等關(guān)鍵技術(shù)上取得突破，使我國(guó)掌握了脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)裝置核心技術(shù)。
“簡(jiǎn)單來(lái)講，這就相當(dāng)于提供了一個(gè)環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。”華中科技大學(xué)國(guó)家脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心(籌)主任李亮介紹說(shuō)，強(qiáng)磁場(chǎng)被列為現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)重要的條件。大多數(shù)科學(xué)效應(yīng)的顯現(xiàn)都與磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)：磁場(chǎng)強(qiáng)度越高，效應(yīng)就會(huì)越明顯，有些科學(xué)效應(yīng)甚至只有在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境中才會(huì)顯現(xiàn)。
該項(xiàng)目技術(shù)總監(jiān)、中國(guó)工程院院士潘垣介紹說(shuō)，脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)技術(shù)不僅能滿足前沿基礎(chǔ)研究的需要，且在航空航天、新能源等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。據(jù)介紹，近30年來(lái)，與強(qiáng)磁場(chǎng)相關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)項(xiàng)達(dá)到10個(gè)，涵蓋物理、材料、化學(xué)、生物和醫(yī)學(xué)多個(gè)領(lǐng)域。
據(jù)了解，“特斯拉”是上用以衡量磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位。2013年8月6日，國(guó)家脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心成功實(shí)現(xiàn)了90.6特斯拉的峰值磁場(chǎng)，再一次刷新我國(guó)脈沖磁場(chǎng)的高強(qiáng)度紀(jì)錄，使我國(guó)成為繼美國(guó)、德國(guó)后世界上第三個(gè)突破90特斯拉大關(guān)的國(guó)家。
目前已通過(guò)竣工驗(yàn)收的脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置，不僅擁有可達(dá)到90.6特斯拉磁場(chǎng)強(qiáng)度的系列脈沖磁體，還配備了低溫、高靜壓、光源等其它實(shí)驗(yàn)條件，建有電輸運(yùn)、磁特性、磁光特性、壓力效應(yīng)、極低溫、電子自旋共振、核磁共振等多個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)站，可為脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)下物理、材料、化學(xué)、生命與醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域科學(xué)研究提供理想的研究平臺(tái)。
“看起來(lái)就像氣功一樣，當(dāng)我們用電源驅(qū)動(dòng)一個(gè)脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，在100毫米的直徑范圍內(nèi)，可產(chǎn)生500噸的電磁感應(yīng)力，瞬間改變對(duì)象的形態(tài)。”李亮指著一件厚6毫米、直徑600毫米的喇叭狀金屬管說(shuō)，“利用脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)成形裝置，將一塊金屬圓板塑成這個(gè)形狀，只需要一道工序、十幾毫秒、0.001度電。”
這種技術(shù)被稱為“多時(shí)空脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)成形制造技術(shù)”，是李亮團(tuán)隊(duì)依托該中心自主研發(fā)的電源、磁體和控制技術(shù)，在首先提出并成功研發(fā)的。其原理在于，在脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境中，線圈與金屬材料相互作用，能產(chǎn)生極大的洛侖茲力，將堅(jiān)硬的金屬材料“百煉鋼化為繞指柔”，在1至2毫秒的時(shí)間內(nèi)塑造成特定的形狀。
“這種技術(shù)不僅，且成本大幅降低，過(guò)程更為可控，成形面積更大，可成形樣式更復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)金屬零部件的整體單次成形，避免了有縫拼接對(duì)零部件性能的破壞，可被廣泛應(yīng)用于航空、航天、兵器工業(yè)、汽車制造、儀表儀器等諸多領(lǐng)域。”脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置技術(shù)副總監(jiān)姚凱倫說(shuō)。
此外，李亮團(tuán)隊(duì)在永磁裝備充磁方面也取得了革命性突破。永磁材料被廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)、磁共振成像等。中心將專門的充磁夾具或充磁線圈集成在永磁設(shè)備上，不僅可以實(shí)現(xiàn)先拼裝后整體充磁，再次充磁時(shí)也無(wú)需拆卸永磁塊，只需接上電源再次放電即可，大幅降低了裝配難度，提高了充磁效果，讓大型永磁設(shè)備的充磁就像手機(jī)充電一般方便。此外，脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)的相關(guān)衍生技術(shù)還可應(yīng)用于磁制冷、磁治療等多個(gè)領(lǐng)域，成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要推動(dòng)力量。
“我們可以用常規(guī)的、廉價(jià)的導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)美國(guó)用價(jià)格高昂的導(dǎo)體達(dá)到的同樣質(zhì)量的脈沖磁體，成本不到美國(guó)和德國(guó)同類磁體1/10。”李亮不無(wú)驕傲地說(shuō)：“產(chǎn)生90.6特斯拉磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁體、電源、控制系統(tǒng)等全套裝置均為中心自主開(kāi)發(fā)研制”。有國(guó)外專家如此評(píng)價(jià)：“你們用1.3億人民幣做了1.3億美元的事情。”
