Ученые из Китая создали компактную высокотемпературную сверхпроводящую катушку, которая достигла комбинированного магнитного поля 44,86 Тл — это новый этап на пути к созданию сверхмощных электромагнитов будущего.
Команда исследователей под руководством Куанга Гуанли и Цзян Дунхуэя из Высокой магнитной лаборатории Института физики Хэфэя Китайской академии наук создала высокотемпературную сверхпроводящую (англ. High Temperature Superconducting, HTS) катушку особого дизайна — так называемого «карманного типа». Эта компактная установка смогла добиться комбинированного магнитного поля в 44,86 тесла, что стало важным достижением для компактных сверхпроводящих систем.
Катушка была произведена в Китае на основе лент, состоящих из смеси оксидов рения, бария и меди (REBCO, не стоит путать с маркой российской нефти REBCO). В жидком гелии она сгенерировала 28,20 Тл при отсутствии внешнего поля. При этом внутри стабильного поля магнита WM5 с плотностью магнитного потока 34,5 Тл она добавила еще 10,36 Тл к общему результату.
Инновации в конструкции и передовые материалы
Для обеспечения эффективной работы сверхпроводящей катушки исследователи применили технологию намотки без изоляции (no-insulation), что позволило минимизировать электромагнитные, механические и тепловые помехи в высокоиндуктивных полях. В процессе намотки использовался лазерный динамический трекинг, что обеспечивало ровность и структурную целостность катушки.
Дополнительные инженерные решения включали:
- Оптимизацию толщины внешнего слоя и параметров пайки, что снизило внутреннее сопротивление до 65 нΩ·см² при 77 К, существенно уменьшая тепловые потери;
- Использование нитрида алюминия для повышения эффективности теплового рассеивания;
- Гибкие электроды для повышения стабильности в сильных полях.
Подобные методы закладывают прочную техническую основу для создания магнитов с еще более высокими полями в будущем.
Ценность исследования
Сверхпроводящие магниты являются важным фактором прогресса в основные науки. Их применение охватывает физику элементарных частиц, материаловедение, медицину и биологию, где мощные стабильные магнитные поля помогают изучать новые явления и законы материи. Материалы на основе REBCO обладают высокой способностью проводить ток без сопротивления и имеют хорошие механические свойства, что делает их перспективными для систем с сверхмощной магнитной индукцией.
На фоне актуальных достижений в области сверхпроводимости — например, создание магнитов, которые обеспечивают поля свыше 20 Тл для ускорителей и термоядерных устройств — успех китайской компактной катушки выделяется как шаг к миниатюризации мощных магнитных систем с широкими научными и технологическими возможностями.
В 2025 году также были разработаны крупномасштабные высокотемпературные сверхпроводящие магниты с полем свыше 21 Тл для использования в термоядерных устройствах, таких как китайское &
Фото: hi-tech.mail.ru