在合肥科学岛上一座座形似“太空舱”的白色建筑静静矗立保持着多项世界纪录的稳态强磁场实验装置正让中国科学院合肥物质科学研究院成为吸引多项关键技术和现象基础研究的“磁力场”。
近日,2025年度中国青年五四奖章个人(集体)入围名单公布,该院高场磁体技术青年创新先锋队赫然在列。这支平均年龄不到35岁的“青年创新先锋队”,正在以青年之力,为中国科技发展注入新能量,助推强磁场技术发展迈上一个又一个巅峰。
据了解,该团队共有33人,35周岁以下青年共21人,承担稳态强磁场实验装置高场磁体研制任务。团队所研制的混合磁体产生了45.22特斯拉的稳态磁场,水冷磁体产生了42.02特斯拉的稳态磁场,两度刷新同类型磁体世界纪录,使我国拥有了全世界最好的稳态强磁场实验条件,达到国际领先水平。
磁场是调控物质量子态的重要参量,在发现新现象、揭示新规律、探索新材料、催生新技术等方面具有不可替代的作用,自1913年以来已有19项与强磁场相关成果获诺贝尔奖。稳态强磁场实验装置是“十一五”国家重大科技基础设施,填补了国内强磁场领域的研究空白。装置研制团队经过短短十余年时间,自主研制了一系列稳态高场磁体装置,包括四台超导磁体、六台水冷磁体和一台混合磁体。
中国科学院合肥物质科学研究院高场磁体技术青年创新先锋队作为装置研制团队的重要组成,为实现高场磁体性能提升,在近六年的试验里经历过多次大大小小的失败,在进行了十多项技术创新后,提出了全新的Bitter片结构、线圈设计思路和新型水冷磁体设计方案。
2022年8月12日,团队自主研制的混合磁体在26.9兆瓦的功率下产生了45.22特斯拉的全球最高稳态磁场,成为我国科学实验极端条件建设乃至世界强磁场技术发展的重要里程碑。2024年9月22日,团队自主研制的第六台水冷磁体,成功产生42.02特斯拉的稳态磁场,打破2017年由美国国家强磁场实验室水冷磁体产生的41.4特斯拉的世界纪录,实现了从无到有、从跟跑到并跑领跑的关键跨越,创造了强磁技术发展的“中国速度”。
磁场越强,科学发现的机遇就越多。据了解,此次高场水冷磁体取得的技术突破,为凝聚态物理、材料科学等领域提供了强大稳定的实验条件,将更好地满足科研用户对快捷调控物性的实际需求,为下一代稳态强磁场大科学装置的建设奠定了关键技术基础。
大科学装置的建设运行同时也是一项极其考验团队协作能力的工作,这支平均年龄不足35岁的团队,创新了磁体结构、优化了制造工艺,升级了水冷磁体技术装备系统,包括大功率高稳定度直流电源系统的供电能力、去离子水冷系统冷却能力、中央控制系统的控制保护能力,在抢占极端条件制高点的领域中牢牢站稳脚跟,创造了我国乃至世界强磁场水冷磁体技术发展的新高峰。
攀登科技高峰的道路绝非坦途。在向最高场冲击的过程中,他们共经历过三次大的失败。最让人揪心的事发生在2021年4月,混合磁体达到40T后,相关数据便停滞不前,第三次冲击就这样以令人沮丧的结果收场。
为了形成更加有战斗力的集体,开始创新组织形式、围绕项目研究需求、整合优势科研力量,2022年4月高场磁体技术青年创新先锋队成立,这是一支多学科跨部门的科研攻关团队。
2022年与2024年,这支团队两度获得中国科学院年度团队提名,于2024年获得第二届中国科学院青年五四奖章。“稳态强磁场实验装置实现重大突破”入选两院院士评选的“2022年中国十大科技进展新闻”。该团队相关科研人员表示,面对国家“十五五”和今后一个时期的新形势,团队将始终面向国家重大需求,牢记并履行国家战略科技力量的责任担当,为抢占极端条件领域科技制高点作出更大贡献。
(安徽商报 元新闻记者 梁巍)