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工业应用新探索 瞬间“百炼钢化绕指柔”，永磁装备充磁如充电 “看起来就像气功一样，当我们用电源驱动一个脉冲强磁场时，在100毫米的直径范围内，可产生500吨的电磁感应力，瞬间改变对象的形态。”李亮指着一件厚6毫米、直径600毫米的喇叭状金属管说，“利用脉冲强磁场成形装置，将一块金属圆板塑成这个形状，只需要一道工序、十几毫秒、0.001度电。” 这种技术被称为“多时空脉冲强磁场成形制造技术”，是李亮团队依托该中心自主研发的电源、磁体和控制技术，在全球首先提出并成功研发的。其原理在于，在脉冲强磁场环境中，线圈与金属材料相互作用，能产生极大的洛仑兹力，将坚硬的金属材料“百炼钢化为绕指柔”，在1至2毫秒的时间内塑造成特定的形状。 “这种技术不仅高效，且成本大幅降低，过程更为可控，成形面积更大，可成形样式更复杂，实现金属零部件的整体单次成形，避免了有缝拼接对零部件性能的破坏，可被广泛应用于航空、航天、兵器工业、汽车制造、仪表仪器等诸多领域。”脉冲强磁场实验装置技术副总监姚凯伦说。 此外，李亮团队在永磁装备充磁方面也取得了革命性突破。永磁材料被广泛应用于风力发电机、磁共振成像等。中心将专门的充磁夹具或充磁线圈集成在永磁设备上，不仅可以实现先拼装后整体充磁，再次充磁时也无需拆卸永磁块，只需接上电源再次放电即可，大幅降低了装配难度，提高了充磁效果，让大型永磁设备的充磁就像手机充电一般方便。此外，脉冲强磁场的相关衍生技术还可应用于磁制冷、磁治疗等多个领域，成为我国经济社会发展的重要推动力量。 自主创新新常态 研发系列国际先进水平关键设备，掌握核心技术 “我们可以用常规的、廉价的导体实现美国用价格高昂的导体达到的同样质量的脉冲磁体，成本不到美国和德国同类磁体1/10。”李亮不无骄傲地说：“产生90.6特斯拉磁场强度的磁体、电源、控制系统等全套装置均为中心自主开发研制”。有国外专家如此评价：“你们用1.3亿人民币做了1.3亿美元的事情。” 在中心，创新成了常态。 线圈作为磁体装置的“心脏”，其材料和绕制方式是影响磁体整体性能的关键，而攻克这一难题的，是中心一位“75后”的教授——彭涛。这位由华中科技大学电气学院培养的博士，在2010年为强磁场中心成功绕制了能实现75特斯拉峰值磁场的单线圈磁体，这是目前世界上采用软铜绕制的最高场强磁体。 当彭涛谋划着让绕制磁体产生的磁场再往上加一点时，中心的王绍良工程师则一心一意地做着温度的“减法”。从2008年7月到2011年3月，王绍良团队历经30多个月的艰苦攻关，自主研发了“用于脉冲强磁场科学研究的吉福特—麦克马洪制冷机样品冷却技术”，只需少量氦气，即可在5分钟内将预冷过的实验样品降温至-271.8℃，大幅提高了实验效率。 此外，中心还研发了一系列国际先进水平的关键设备，并掌握相关核心技术：自研自制的国内首创集成式脉冲强磁场装置、探测灵敏度为国际同类型装置最高的电输运实验站、激光光源波长范围为国际同类型装置最宽的磁光科学实验站、独创的平顶波形脉冲磁体…… 这一系列成绩，都深深地打上“中国创造”的烙印。 |
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