@ 2019.06.14 , 22:08

美科学家刷新了直流电磁铁磁场强度的记录

新发明的超导磁体棒在一小段时间内把磁场强度保持在了惊人的45.5特斯拉。相比之下,冰箱磁贴的磁性只有1特斯拉的1%。

由佛罗里达州立大学国家高磁场实验室(MagLab)的研究人员完成的实验或许刷新了直流电磁场的记录,超过原有记录0.5特斯拉。

MagLab之前搞出的磁性最强的连续磁铁,磁性来自于超低温下的超导体与更典型的电磁铁配对运行。

为了制造超低温条件,需要足以装满小型建筑物的管道和机械,材料总重约35吨。

新版磁铁的温度条件,也仅仅比绝对零度高几度,但新系统的核心更加紧凑。

它足够小,可放入一品脱的玻璃杯中,重量仅为390克,看起来有点像一叠薄金属片包裹的一摞硬币。

条状薄皮由被称为稀土钡铜氧化物(REBCO)的金属制成,取代了之前45特斯拉混合磁铁中所使用的铌基合金。

45特斯拉中用到的铌基合金和45.5T的REBCO条带都可以几乎无电阻地传导电流,从而帮助制造强大的磁场。

传统的超导电路存在一个问题,当它们被加热时,会因淬火出现突然的电阻跳跃现象。材料中的任何缺陷或偏差都会导致超导消失,从而中断电流。

REBCO薄条通过放弃绝缘性来解决这一问题,允许电流在超导中断时更换路径。

材料科学家David Larbalestier解释道:“线圈的匝数没有彼此绝缘的事实意味着,它们可以非常容易和有效地共享电流,以便绕过障碍。”

紧密缠绕的条带也有助于散热,热量可能会干扰到低电阻下的电荷流动,使设计人员能够抛弃通常的铜制散热片设计并进一步减小磁铁体积。

更紧凑,更高效的超导体使我们制造出了更强大的磁场。

原则上,磁铁磁性的上限是多少,目前还未有头绪。我们每隔几年就能创造出新的记录,研究人员认为,根据我们目前所知的情况,我们理论上可以把数字推至3位数大关。

从医学诊断到粒子物理研究,强磁铁可被应用于各种领域。

“我们正在推开通往新世界的大门,”工程师Seungyong Hahn说道,正是他提出了新磁铁的纤薄设计,“由于其小巧的特性,该技术具有完全开拓强磁场场应用视野的巨大潜力。”

这项研究发表在Nature上。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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