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在华中科技大学
有一座神秘的建筑，
里面的装置能产生
地球200万倍的磁场强度，
加工金属像是“隔山打牛”。
这里就是
国家脉冲强磁场科学中心
（下称“强磁场中心”）。
北京大学、清华大学、
中国科学院物理研究所、
哈佛大学、剑桥大学……
截至2024年2月，
该中心装置已服务
国内外科研单位130个。
4月初，
该中心刚刚完成
直径1.38米的
世界最大电磁成形件——
航天用铝合金壳体。
本月，直径3.35米的
电磁成形件也将破茧而出。
电磁制造工艺颠覆了
传统制造工艺，
作为一种变革性技术手段，
不仅在基础研究领域，
在航空航天、新能源
和医疗等领域，
强磁场中心走在前沿。
强磁场技术
具体应用在哪？
国家脉冲强磁场科学中心
有哪些装备？
又是如何建设的？
一图看懂
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探访电磁制造实验室
在电磁制造实验室，穿过数十米长、三米高的电容器件组成的“森林”小道，道路尽头的电磁成形装置上，直径1米多的金属构件被夹具牢牢控制。
一名博士后检查完铝合金构件的放置情况后，关上实验室大门，合上按钮，一场电磁加工实验正式开始。没有火光四射，摄像头下的加工现场显得很安静。
“跟‘隔山打牛’一样，好比有一双看不见的手，对加工部件施加巨大力量。”强磁场中心主任李亮教授解释，之所以用电磁加工制造大型金属构件，就是要解决传统生产工艺高耗材、成型精度差的问题。加工同样厚度的材料，传统金属加工工艺要浪费90%以上的原材料，而电磁制造则只需要过去10%的原材料。
李亮教授在介绍电磁成型装备制造的壳体构件
这里的电磁成型制造技术于2011年获国家“973计划”支持，经过10多年努力，现在才可以说真正落地。
李亮介绍，目前，该中心已成功研制世界上首台电磁压边—工装—成形一体化原型样机，已实现直径1.38米的国内外最大电磁成形件——航天用铝合金壳体件整体成形制造。
下月，他们将完成3.35米级火箭燃料储箱箱底的电磁整体成形制造，为我国火箭产业提供变革性技术手段和新质生产力。
强磁场中心
面向全球用户开放共享
“中国的脉冲强磁场设施是国际上最好的同类设施之一，为我们提供了最好的技术支持。”
剑桥大学卡文迪许实验室苏次塔·赛巴斯提安教授2016年10月26日第一次来到国家强磁场科学中心，此后她和团队每年都要在武汉待上一个月做科学实验。在强磁场中心朱增伟教授的帮助下，苏次塔借助中心脉冲强磁场设施的实验条件，将取得的科研成果发表在《自然·物理》期刊上。
朱增伟告诉记者，苏次塔等能来武汉做实验，源于强磁场中心面向全球用户开放共享。这不仅提升了强磁场中心国际影响力，也让其成为全球名副其实的“追磁”中心，就连他自己也是“追磁”者之一。
2014年，时年33岁的朱增伟辞去美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的博士后研究工作，回到刚刚建成不久的华科大强磁场中心，他在揭示新量子物态相变等领域不断取得新的成果。“感觉比国外的实验条件更好。”朱增伟索性在武汉安家，带了8个博士4个硕士，科研生活的幸福感满满。
“吸引人才也是为了留住人才，强磁场中心高端人才比例是全校最高的。”李亮自豪地表示，作为落户湖北的首个大科学装置，脉冲强磁场建成之初便吸引来自世界各地的科学家，国家强磁场科学中心已成为全球“追磁”中心。
脉冲强磁场实验装置
这样建成
据悉，大科学装置是指面向国际科技前沿、瞄准重要科技目标的重大科技基础设施。20世纪80年代，国外利用建成的30多个脉冲强磁场实验装置，开展各领域前沿科学研究，获得多项诺贝尔奖。而我国由于长期缺乏这类装置，在这方面几乎一片空白。想在强磁场环境下做实验，只能借用国外的实验室，往往丧失科研先机。
科研人员在国家脉冲强磁场科学中心控制中心工作
“落户华科大是顺势而为。”2001年，中国工程院院士潘垣首倡建设脉冲强磁场。2007年，在美国GE公司担任技术骨干的李亮，应时任华科大校长李培根院士邀请，毅然回国主持建设脉冲强磁场实验装置。
为提高装置运行效率，建设团队没有照搬国外经验，而是从无到有白手起家。每一张电路设计图都由团队自己绘制，每一个零件都是团队自己安装调试。强磁场装置关键核心材料、部件全都通过自主研发实现了国产化。
“这么先进的装置零部件的国产化率达到85%，进口设备只有一些标准测量仪器，占比不到15%。”李亮自豪地表示，脉冲强磁场实验装置于2008年4月正式开工建设，2013年10月建成，2014年10月通过国家验收并正式对外开放。装置的建成使我国脉冲强磁场技术实现了跟跑到并跑、领跑的跨越式发展，达到国际领先水平。“我们用了5年时间走完了别人20年走的路。”
为全球130家高校、科研单位
提供服务
截至2024年2月，强磁场中心装置已累计运行85722小时，为北京大学、清华大学、中国科学院物理研究所、哈佛大学、剑桥大学、德国德累斯顿强磁场实验室等130家国内外高校和科研单位提供科研服务1894项，在《自然》《科学》等期刊发表论文1616篇，取得了包括发现第三种规律新型量子振荡等在内的一大批原创成果，先后获2018年湖北省科技进步奖特等奖、2019年国家科技进步奖一等奖。
2023年11月，脉冲强磁场实验装置优化提升项目获国家发展改革委批复，概算总投资20.9651亿元，建设期5年。
李亮表示，脉冲强磁场实验装置优化提升后将全球领先，应用前景更加广阔。例如在磁共振成像上，可将目前的3特斯拉或1.5特斯拉提升至9.5特斯拉，将亚毫米级的显像提升至30微米，提升一个量级，对疾病的早期诊断更为有效，可以推出全新升级版的磁共振成像系统。
目前，全球最高的脉冲强磁场是100.75特斯拉，国家脉冲强磁场科学中心优化升级后将达到110特斯拉。“别小看这9.25特斯拉的优势，这相当于人类跑出9秒8的百米成绩后再提升到9秒，难度可想而知，进步可想而知，超越可想而知。”李亮对5年后的强磁场中心充满期待。
信息来源 | 长江日报
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