案例展示
直流電磁鐵磁場的記錄或被刷新
新發(fā)明的超導磁體棒在一小段時間內(nèi)把磁場強度保持在了驚人的45.5特斯拉。相比之下,冰箱磁貼的磁性只有1特斯拉的1%。
由佛羅里達州立大學國家高磁場實驗室(MagLab)的研究人員完成的實驗或許刷新了直流電磁鐵磁場的記錄,超過原有記錄0.5特斯拉。
MagLab之前搞出的磁性最強的連續(xù)磁鐵,磁性來自于超低溫下的超導體與更典型的電磁鐵配對運行。
為了制造超低溫條件,需要足以裝滿小型建筑物的管道和機械,材料總重約35噸。
新版磁鐵的溫度條件,也僅僅比絕對零度高幾度,但新系統(tǒng)的核心更加緊湊。
它足夠小,可放入一品脫的玻璃杯中,重量僅為390克,看起來有點像一疊薄金屬片包裹的一摞硬幣。
條狀薄皮由被稱為稀土鋇銅氧化物(REBCO)的金屬制成,取代了之前45特斯拉混合磁鐵中所使用的鈮基合金。
45特斯拉中用到的鈮基合金和45.5T的REBCO條帶都可以幾乎無電阻地傳導電流,從而幫助制造強大的磁場。
傳統(tǒng)的超導電路存在一個問題,當它們被加熱時,會因淬火出現(xiàn)突然的電阻跳躍現(xiàn)象。材料中的任何缺陷或偏差都會導致超導消失,從而中斷電流。
REBCO薄條通過放棄絕緣性來解決這一問題,允許電流在超導中斷時更換路徑。
材料科學家David Larbalestier解釋道:“線圈的匝數(shù)沒有彼此絕緣的事實意味著,它們可以非常容易和有效地共享電流,以便繞過障礙?!?/span>
緊密纏繞的條帶也有助于散熱,熱量可能會干擾到低電阻下的電荷流動,使設(shè)計人員能夠拋棄通常的銅制散熱片設(shè)計并進一步減小磁鐵體積。
更緊湊,更高效的超導體使我們制造出了更強大的磁場。
原則上,磁鐵磁性的上限是多少,目前還未有頭緒。我們每隔幾年就能創(chuàng)造出新的記錄,研究人員認為,根據(jù)我們目前所知的情況,我們理論上可以把數(shù)字推至3位數(shù)大關(guān)。
從醫(yī)學診斷到粒子物理研究,強磁鐵可被應(yīng)用于各種領(lǐng)域。
“我們正在推開通往新世界的大門,”工程師Seungyong Hahn說道,正是他提出了新磁鐵的纖薄設(shè)計,“由于其小巧的特性,該技術(shù)具有完全開拓強磁場場應(yīng)用視野的巨大潛力。”
這項研究發(fā)表在Nature上。