Kiina rakentaa ennätyksellisiä magneetit - mutta ei ilman hintaa

Kiina rakentaa ennätyksellisiä magneetit - mutta ei ilman hintaa

Kiinassa on nyt maailman tehokkaimmat kestävät magneetit, jotka tuottivat magneettikentän, joka on yli 800 000 kertaa vahvempi kuin maapallon.

22. syyskuuta tasaisen korkean magneettikentän (SHHMFF) magneettilla oli vakio magneettikenttä 42,02 Teslaa Hefei -instituutissa Kiinan tiedeakatemian fysikaalisille tieteille. Tämä virstanpylväs ylittää melkein 41,4 Teslan ennätyksen, jonka vuonna 2017 perusti vastustuskykyinen magneetti Yhdysvaltain kansallisessa korkean magneettikentän laboratoriossa (NHMFL) Tallahasessa, Floridassa. Resistiiviset magneetit koostuvat käärittyistä metallijohdoista ja niitä käytetään magneettisissa järjestelmissä ympäri maailmaa.

Kiinan ennätyshaltija asettaa perustan luotettavien magneettien rakentamiselle, joka voi ylläpitää yhä suurempia magneettikenttiä. Tämän avulla tutkijat voisivat saada yllättävää uutta fyysistä tietoa, sanoo Saksan Dresden Hochfeldlaborin fyysikko Joachim Wosnitza.

Resistiivinen magneetti, joka on avoin kansainvälisille käyttäjille, on Kiinan toinen merkittävä panos globaaleihin pyrkimyksiin luoda yhä korkeampi magneettikenttä. Vuonna 2022 SHMFF: n hybridimagneetti, joka yhdistää resistiivisen magneetin suprajohdon kanssa, tuotti 45,22 Teslan kentän ja sitä pidetään maailman tehokkaimpana toimivana pysyvänä magneettina.

tutkimustyökalu

Korkeakenttämagneetit ovat hyödyllisiä työkaluja progressiivisten materiaalien, kuten Supraliter Materiaalit, jotka ohjaavat sähkövirtaa ilman lämpöhäviötä erittäin alhaisissa lämpötiloissa. Korkeat kentät tarjoavat myös mahdollisuuden löytää täysin uusia fyysisiä ilmiöitä, sanoo Marc-Henri Julien, kiinteän valtion fyysikko kansallisessa laboratoriossa intensiivisten magneettikenttien Grenoblessa, Ranskassa. "Voit luoda tai manipuloida uutta asiaa", Julien selittää.

Korkeat kentät ovat hyödyllisiä myös erittäin herkkiin mittauksiin perustuvissa kokeissa, koska ne lisäävät resoluutiota ja helpottavat heikkojen ilmiöiden tunnistamista, sanoo Alexander Eaton, Cambridgen yliopistossa, Ison -Britanniassa, Ison -Britanniassa. "Jokainen ylimääräinen Tesla on eksponentiaalisesti parempi kuin viimeinen", hän lisää.

Guangli Kuang, fyysikko, joka on erikoistunut SHMFF: n korkeisiin magneettikenttiin, selittää, että joukkue on viettänyt vuosia magneetin muokkaamiseen viimeisimmän levyn saavuttamiseksi. "Se ei ollut helppoa tehdä", hän sanoo.

luotettava, mutta kallis

Resistiiviset magneetit ovat vanhempi tekniikka, mutta ne voivat ylläpitää magneettikenttiä pidempinä ajanjaksoina kuin niiden uudemmat hybridit ja täysin ompelee vastaavat, Wosnitza selittää. Magneettikentät voivat myös lisätä paljon nopeammin, mikä tekee siitä erilaisia ​​kokeellisia työkaluja. "Voit yksinkertaisesti kääntää kytkimen ja vaihtaa nolla Teslasta korkeisiin kenttiin muutamassa minuutissa", hän sanoo.

Kesistenttien magneettien suuri haitta on suuri virrankulutus, mikä tekee siitä kalliiksi, Eaton sanoo. SHMFF: n resistiivinen magneetti veti 32,3 megawattia sähkön luomiseksi. "Sinulla on oltava erittäin hyvä tieteellinen syy perustella tämä resurssi", Eaton selittää.

Tämä haaste ajaa kilpailua hybridi- ja täysin ompelemattomien magneettien kehittämiselle, mikä voi tuottaa korkeita kenttiä, joilla on vähemmän energiaa. Vuonna 2019 NHMFL-tutkijat rakensivat miniatyyristyneen, todistuksen suprajohtavia magneetteja, jotka ovat lyhyesti 45,5 Teslan kenttä ylläpidetty ja kehittää tällä hetkellä suurempaa superjohtajaa magneettia 40 Tesla: n kanssa. SHMFF: n joukkue rakentaa hybridi -magneetin 55 Teslalla. Vaikka näiden uudempien magneettien odotetaan olevan kustannustehokkaampia kuin heidän vastustuskykyiset edeltäjänsä, ne tuovat omat haasteensa heidän kanssaan: niiden valmistus on kalliimpaa ja ne vaativat monimutkaisia ​​jäähdytysjärjestelmiä, selittää NHMFL: n magneettisen tieteen ja tekniikan yhteispäällikkö. "Teknologiaa kehitetään edelleen ja kustannukset eivät ole vielä selviä", Bird sanoo.