华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心
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国家脉冲强磁场科学中心2022年度代表性工作揭晓

发布日期:2023-04-27    作者:     来源:     点击:

(通讯员 胡浩)4月26日,国家脉冲强磁场科学中心2022年度代表性工作评选结果揭晓。经过个人申请、材料审核、答辩评审、公示,最终“脉冲强磁场实验装置优化提升项目可行性研究获得国家批复”等5项成果入选中心2022年度代表性工作。


2022年度代表性工作入选成果简介(排名不分先后)

1、脉冲强磁场实验装置优化提升项目可行性研究获得国家批复

主要完成人:中心全体教职工

脉冲强磁场实验装置优化提升项目外观效果图

2022年,在中心全体教职工的共同努力下,脉冲强磁场实验装置优化提升项目稳步推进,项目可行性研究报告于5月编制完成,随后于6月通过教育部评审,8月接收国家发改委委托的中国国际工程咨询有限公司的咨询评估和现场考察,并于9月获得国家发改委批复。根据批复,项目总投资暂定21.385亿元,将聚焦物质科学、生命科学、强电磁工程科学等领域重大科学问题和国家战略需求,建设110T超强磁场、70T平顶脉冲磁场和9.5T超导脉冲复合磁场,10类实验测试系统以及设施支撑基础平台,全面提升磁场参数、丰富测量手段、拓展研究领域,建成全球规模最大、具有重要国际影响力的脉冲强磁场科学中心。

2、大型永磁电机整体充退磁技术及一体化装备获奖

主要完成人:李亮、吕以亮、韩小涛、丁洪发、彭涛、曹全梁、涂章、徐巍、张松

 

湖北省技术发明一等奖(左)和中国电工技术学会科技进步一等奖(右)

大型永磁电机是新能源发电、电气化交通和舰船驱动等领域的关键装备。传统“先充磁后组装”磁极制造技术因磁钢间的强磁场力,磁极装配精度低、气隙磁场一致性差;且传统热退磁技术磁极报废率极高、能耗巨大。本项目在国际上首次提出大型永磁电机“无磁装配-整体充退磁”方法,突破大尺寸磁极整体充磁和复杂磁路约束下精准原位退磁的技术瓶颈,研制国际唯一的大型永磁电机充退磁一体化系列装备。专家鉴定认为:“大型永磁风力发电机整体充退磁技术为国际首创,处于国际领先水平”。成果应用于湘潭电机、明阳智慧能源、哈电风能等企业的2.5-11MW永磁风力发电机,实现了大型永磁电机制造技术引领和跨越式发展,获湖北省技术发明一等奖、中国电工技术学会科技进步一等奖。

3、平顶脉冲强磁场核磁共振谱仪

主要完成人:韩小涛、罗永康、张绍哲、魏文琦、张健

图中,(a)45T平顶磁场波形,(b)平顶脉冲磁场下所测量93Nb核的NMR自旋回波信号

脉冲强磁场核磁共振测量技术兼具脉冲强磁场物性调控能力和核磁共振(NMR)原子级微观探测能力,是发现新现象、新原理和新材料的重要工具。为解决脉冲场导致的NMR信号畸变、场频精确同步共振困难等问题,团队在国际上率先提出平顶脉冲强磁场核磁共振(FTPMF-NMR)技术路线,成功搭建首个FTPMF-NMR谱仪及实验平台。发明“场路耦合-线性反馈”磁场波形调控方法,实现45T/8ms/10mT稳定度的平顶脉冲磁场;自主研制射频链路关键器件与分层控制交互程序,实现收/发频率1GHz、实时带宽20MHz、双端隔离度100dB的高频宽带模块化NMR谱仪;发展跨时钟域场-频同步精确共振技术,实现迄今最高40 T平顶场下93Nb核的NMR测量。所搭建谱仪将在凝聚态物理相关研究中发挥重要作用。

4、脉冲强磁场下磁扭矩和磁致伸缩新型实验技术开发与应用

主要完成人:朱增伟、赵凌霄、韩一波、李小康、左华坤、彭涛

图中,(a)低温下MoAlB的磁扭矩测量曲线,(b)常温下Gd2O3-CeO2的磁致伸缩中脉冲场测量曲线,(c)低温下Co4Nb2O9磁致伸缩中脉冲场测量曲线

团队开发了脉冲强磁场下磁扭矩和磁致伸缩新型实验技术,达到国际一流水平。其中,磁扭矩技术方面,已在MoAlB中完成测量,发现2000T左右的高频量子振荡,相关成果发表在Chinese Physics Letters 39, 057102 (2022)。通过分析MoAlB在达到59T磁场下的磁扭矩信号,测量精度达到3.26×10-12Nm,与国际同类设施报道的结果类似。磁致伸缩技术方面,华中科技大学郭新教授团队利用该技术对Gd2O3-CeO2固溶体的室温磁致伸缩行为进行了系统研究,发现了Gd2O3-CeO2固溶体中由Gd3+磁性离子所引起的单离子磁致伸缩效应,并通过基于Gd3+离子能级结构的高阶微扰理论模型对实验结果进行了验证,相关成果发表在Advanced Functional Materials 32, 2110509(2022)。

5、La2Rh3+δSb4:一种新的三元铑基超导体

主要完成人:罗永康、朱增伟、程康桥、谢卫

图中,(a)新材料La2Rh3+δSb4单晶[010]表面的STEM图;(b)电阻率随温度变化曲线,低温下呈现超导相变,Tc=0.8K

Rh的4d电子赋予其多变的电子态,这使得Rh的化合物具有奇异丰富的物理性质。本研究报道发现一种新的三元Rh基化合物La2Rh3+δSb4,其重要意义在于:1)它是个首次合成的新材料,我们成功解析了它的化学成分和晶体结构,同时也纠正了以往文献中对该体系晶体结构的错误之处;2)它是个新的超导体;3)Rh4的占据率δ≈1/8,和铜基高温超导La2-xSrxCuO4(x=1/8)的情况类似,该体系的发现可能对于研究高温超导机理有一定的参考意义;4)同时合成的还有与之同构的Ce2Rh3+δSb4,是一种新型的重费米子材料。总之,本研究发现了一类新的量子材料体系,为非常规超导、磁阻挫、量子相变、重费米子效应等研究提供了新的模型材料。相关成果以封面论文的形式发表于Materials Futures 1, 045201(2022)。