我国全超导用户磁体突破世界纪录 磁场强度达35.6特斯拉创新高

问题:强磁场是探索物质微观结构与量子调控规律的“基础工具”。

在凝聚态物理、超导机理、拓扑材料、强关联体系等研究中,磁场强度、均匀度与稳定性直接决定实验能否触及关键物理区间。

长期以来,高场强、可长期稳定运行且面向开放共享的“用户磁体”被视为国际科学装置竞争的核心能力之一,能否提供更高、更稳、更可用的强磁场条件,是衡量一国极端条件实验能力的重要标尺。

原因:此次纪录的诞生,来自国家重大科技基础设施平台能力与关键核心技术攻关的叠加效应。

综合极端条件实验装置已于2025年2月通过国家验收,为高场磁体研发、测试与应用提供了系统化工程平台和运行条件。

在此基础上,科研团队围绕全超导磁体开展优化升级,持续突破高温超导与低温超导材料应用、超低温与高电流密度运行、结构力学与电磁耦合设计、复杂工况下的稳定性控制等关键环节。

全超导路线以低能耗、长时稳定运行为优势,但对磁体设计制造的一致性、工程装配精度、热管理与保护策略提出更高要求,多学科协同、长期迭代是实现高场与可靠性的必由之路。

影响:经专家现场测试,该全超导用户磁体中心磁场达到35.6特斯拉,可用孔径35毫米,刷新此前32.0特斯拉的世界纪录,将峰值指标提升3.6特斯拉。

更重要的是,“用户磁体”强调面向科研团队开放使用,意味着该成果不仅是单项指标突破,更将转化为可服务多领域的公共实验能力:一方面,为国内外科研团队提供更高磁场、更稳定环境,有望推动新型量子材料、非常规超导、磁性相变等方向取得原创性发现;另一方面,高场超导磁体作为高端装备的重要组成,其工程化经验可向先进科学仪器、高端医疗装备、能源交通与国防特种装备等领域辐射,带动相关产业链在材料、低温工程、精密制造与系统集成方面提升水平。

对策:面向后续持续运行与开放共享,关键在于“能用、好用、久用”。

一是强化长期稳定运行与安全保护体系建设,围绕失超保护、热负荷管理、运行状态监测与应急处置等建立更完备的工程标准与验证流程,提升装置可用率与连续运行能力。

二是完善面向用户的实验支撑体系,推动磁场测量标定、样品环境与配套探测平台协同升级,形成从装置能力到实验方案的“端到端”服务,降低高场实验门槛。

三是推进关键材料与核心部件的持续攻关与质量一致性提升,面向更高场强、更大口径、更高稳定度指标,建立可复制的工程化技术体系与供应链保障能力。

四是扩大开放合作与人才培养,依托重大科技基础设施平台,汇聚跨学科团队,形成基础研究、工程技术与用户需求的闭环联动。

前景:随着强磁场能力持续提升,高场科学将进入更强调“稳定可控、长时运行、多参量耦合”的阶段。

此次35.6特斯拉全超导用户磁体的突破,既为我国极端条件科学研究打开更高磁场窗口,也为未来向更高场强、更高可靠性、更强综合实验能力迈进奠定基础。

可以预期,围绕强磁场与低温、压力、电输运、光谱等手段的深度耦合,将进一步拓展研究边界,促进重大原创成果产出,并加速高端装备与关键技术的自主迭代。

从追赶者到领跑者,中国科学家在强磁场技术领域的这一跨越,不仅刷新了世界纪录,更彰显了我国基础研究能力的整体提升。

在建设科技强国的征程上,这样的突破性成果将持续涌现,为高质量发展注入强劲动能。

面向未来,如何将技术优势转化为创新优势,值得科研界和产业界共同思考与实践。