回到頂端
|||
熱門: 大谷翔平 徐名駒 鼎泰豐

【柳三變專欄】中國製造了破紀錄的磁鐵

銳傳媒/特別報導 2024.10.19 10:58

中國現在擁有全世界最強大的電阻磁鐵,它產生的磁場比地球強80萬倍以上。傑瑪·康羅伊 Gemma Conroy發表在最新一期權威期刊《自然》(Nature)的<中國製造了破紀錄的磁鐵——但它是有代價的>( China builds record-breaking magnet — but it comes with a cost)指出,電阻磁鐵需要大量能量才能產生 42.02 特斯拉的磁場。(The resistive magnet required a significant amount of energy to produce a field of 42.02 tesla.)

德國德勒斯登強磁場實驗室的物理學家約阿希姆·沃斯尼察(Joachim Wosnitza) 表示,中國打破紀錄的技術為製造能夠承受更強磁場的可靠磁鐵奠定了基礎,這將有助於研究人員發現令人驚訝的新物理學。

9月22日,這塊磁鐵在中國科學院合肥物質科學研究院穩定強磁場裝置(SHMFF)中維持了42.02特斯拉的穩定磁場。這一里程碑以微弱優勢超越了 2017 年佛羅裡達州塔拉哈西美國國家高磁場實驗室 (NHMFL) 的電阻磁鐵創下的 41.4 特斯拉記錄。電阻磁鐵由線圈金屬線製成,廣泛應用於世界各地的磁鐵設施。

電阻磁鐵向國際用戶開放,是該國對全球產生更高磁場的追求的第二個重大貢獻。 2022 年,SHMFF 的混合磁體將電阻磁體與超導磁鐵結合,產生了 45.22 特斯拉的磁場,使其成為世界上最強大的工作穩態磁體。

高場磁鐵是揭示先進材料隱藏特性的便利工具,例如 超導體 ——在極低溫下攜帶電流而不產生廢熱的材料。法國格勒諾布爾國家強磁場實驗室的凝聚態物理學家馬克‧亨利‧朱利安 (Marc-Henri Julien) 表示,高場也提供了觀察全新物理現象的機會。 「你可以創造或操縱新的物質狀態,」朱利安說。

英國劍橋大學凝聚態物理學家亞歷山大·伊頓表示,高場對於依賴非常靈敏測量的實驗也很有用,因為它們提高了分辨率,更容易看到微弱的現象。 「每多一輛特斯拉都會比上一輛好得多,」他說。

SHMFF 專門研究強磁場的物理學家匡光利表示,該團隊花了數年時間修改磁鐵以達到最新記錄。 「實現這一目標並不容易,」他說。

沃斯尼察說,電阻磁鐵是一項較舊的技術,但與新型混合磁鐵和全超導磁鐵相比,它們可以更長時間地維持高磁場。它們的磁場也可以更快地增強,使它們成為多功能的實驗工具。 「你只需轉動一個旋鈕,幾分鐘內就能從零特斯拉變成高磁場,」他說。

伊頓說,電阻磁鐵的一大缺點是它們消耗的電量很大,這使得它們成本高昂。例如,SHMFF 的電阻磁鐵吸收了 32.3 兆瓦的電力來產生破紀錄的磁場。 「你必須有一個非常好的科學案例來證明該資源的合理性,」伊頓說。

這項挑戰正在推動開發混合型全超導磁鐵的競賽,這些磁鐵可以使用更少的功率產生高磁場。 2019 年,NHMFL 研究人員建造了一個微型概念驗證超導磁體,可短暫維持 45.5 特斯拉磁場 ,目前正在開發一種可用於實驗的更大的 40 特斯拉超導磁鐵。 SHMFF 的團隊正在製造一輛 55 特斯拉的混合動力車。 NHMFL 磁鐵科學與技術聯合負責人、工程師馬克·伯德(Mark Bird) 表示,雖然這些新型磁鐵預計比電阻磁鐵運行成本更低,但它們也有自己的障礙:製造成本更高,並且需要複雜的冷卻系統。 「該技術仍在開發中,成本尚不清楚,」伯德說。

熱門關鍵字:

中國 精選專欄

社群留言

台北旅遊新聞

台北旅遊新聞