Chiny budują rekordowe magnesy - ale nie bez ceny

Chiny budują rekordowe magnesy - ale nie bez ceny

Chiny znajdują się teraz najsilniejsze na świecie magnesy odporne na świat, które wytwarzało pole magnetyczne, które jest ponad 800 000 razy silniejsze niż pola Ziemi.

22 września magnes w stałym ośrodku pola magnetycznego (SHHMFF) utrzymywał stałe pole magnetyczne 42,02 Tesla w Hefei Institutes for Physical Sciences of Chinese Academy of Sciences. Ten kamień milowy prawie przekracza rekord 41,4 TESLA, który został utworzony w 2017 r. Przez odporny magnes w krajowym amerykańskim laboratorium pola wysokiego magnetycznego (NHMFL) w Tallahasee na Florydzie. Magnesy rezystancyjne składają się z owiniętych drutów metalowych i są stosowane w układach magnetycznych na całym świecie.

Rekordowy posiadacz Chin stanowi podstawę budowy niezawodnych magnesów, które mogą utrzymać coraz większe pola magnetyczne. Umożliwiłoby to naukowcom zaskakującą nową wiedzę fizyczną, mówi Joachim Wosnitza, fizyk w Dreźnie Hochfeldlabor w Niemczech.

Magnes rezystancyjny, który jest otwarty dla użytkowników międzynarodowych, jest drugim znaczącym wkładem Chin w globalne przedsięwzięcia w tworzeniu coraz wyższych pól magnetycznych. W 2022 r. Magnes hybrydowy SHMFF, który łączy magnes rezystancyjny z nadprzewodnikiem, wytworzył pole 45,22 TESLA i jest uważany za najpotężniejszy funkcjonujący magnes stały na świecie.

narzędzie badawcze

Magnesy o wysokim polu są przydatnymi narzędziami do wykrywania ukrytych właściwości materiałów progresywnych, takich jak Supraliter Materiały, które kierują prąd elektryczny bez utraty ciepła przy bardzo niskich temperaturach. Wysokie pola oferują również możliwość odkrycia zupełnie nowych zjawisk fizycznych, mówi Marc-Henri Julien, fizyk stałego w National Laboratory for Intensywne pól magnetycznych w Grenoble we Francji. „Możesz stworzyć lub manipulować nową materią” - wyjaśnia Julien.

Wysokie pola są również przydatne do eksperymentów opartych na bardzo wrażliwych pomiarach, ponieważ zwiększają rozdzielczość i ułatwiają rozpoznawanie słabych zjawisk, mówi Alexander Eaton, solidny fizyk z University of Cambridge w Wielkiej Brytanii. „Każda dodatkowa Tesla jest wykładniczo lepsza niż ostatnia” - dodaje.

Guangli Kuang, fizyk, który specjalizuje się w wysokich polach magnetycznych na SHMFF, wyjaśnia, że ​​zespół spędził lata, aby zmodyfikować magnes, aby uzyskać najnowszy rekord. „Nie było to łatwe” - mówi.

niezawodne, ale kosztowne

Magnesy rezystancyjne są starszą technologią, ale mogą utrzymywać pola magnetyczne w dłuższych okresach niż ich nowsze hybrydy i w pełni zszywanie odpowiedników, wyjaśnia Wosnitza. Twoje pola magnetyczne można również zwiększyć znacznie szybciej, co czyni go różnymi narzędziami eksperymentalnymi. „Możesz po prostu zmienić przełącznik i przełączyć z zerowej Tesli na wysokie pola w ciągu kilku minut” - mówi.

Dużą wadą odpornych magnesów jest wysokie zużycie energii, co czyni ją drogim, mówi Eaton. Magnes rezystancyjny SHMFF wyciągnął 32,3 megawatów energii elektrycznej, aby stworzyć jego rekordowe pole. „Musisz mieć bardzo dobry powód naukowy, aby uzasadnić ten zasób” - wyjaśnia Eaton.

To wyzwanie napędza wyścig do rozwoju magnesów hybrydowych i w pełni szetnych, które mogą generować wysokie pola o mniejszej energii. W 2019 r. Naukowcy NHMFL zbudowali miniaturyzowane, dowodowe magnesy nadprzewodzące się, które krótko a Pole 45,5 Tesla Utrzymane i obecnie opracowuje większy super-wiodący magnes z 40 Tesli do eksperymentów. Zespół w SHMFF buduje magnes hybrydowy z 55 Tesli. Chociaż oczekuje się, że te nowsze magnesy będą bardziej opłacalne niż ich odporni poprzednicy, przynoszą ze sobą własne wyzwania: są droższe w produkcji i wymagają skomplikowanych systemów chłodzenia, wyjaśnia inżynier Mark Bird, CO -Manager nauki magnetycznej i technologii w NHMFL. „Technologia jest wciąż rozwijana, a koszty nie są jeszcze jasne”, mówi Bird.