华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心
学校主页 | English

新闻中心

新闻中心

当前位置: 首页 > 正文

【喜迎党代会·辉煌的六年】​勇担使命 开拓进取 建设国际领先的脉冲强磁场设施

发布日期:2024-11-29    作者:     来源:     点击:

学校第四次党代会以来,国家脉冲强磁场科学中心(以下简称强磁场中心)全体人员在学校党委的坚强领导下,坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入学习贯彻党的十九大、二十大精神以及习近平总书记关于科技自立自强的重要论述,围绕脉冲强磁场设施建设和运行,秉承“担当奉献、精益敬业、求实创新、团结奋进”的强磁场精神,凝心聚力、开拓进取,以奋进之笔书写高质量发展新篇章。


自主创新,为前沿科学研究保驾护航

强磁场是现代科学实验最重要的极端条件之一,能够为基础科学研究发现新现象、揭示新规律提供更多机遇,脉冲强磁场装置是获得高场强最有效的方法。强磁场中心团队坚持自主创新,创造多项磁场参数世界纪录,同时不断提升开放共享水平,取得了一大批原创成果,产出居国际同类设施最好水平,结束了我国相关研究长期依赖国外设施的历史。

平顶脉冲磁场是强磁场技术的一个新方向,兼具稳态和脉冲两种磁场的优点,能够实现更高强度并在一段时间保持一定稳定度。为了获取高强度和高稳定度的平顶脉冲磁场,需要解决磁场产生过程中的大电流精确调控和强电磁力下磁体结构稳定的难题。2018年11月22日,强磁场中心团队创造性地提出了双电容器耦合态调控新方案,首次实现了电容器驱动的脉冲强磁场波形调控,成功实现64T平顶脉冲磁场,创造了平顶脉冲磁场强度新的世界纪录,使我国脉冲强磁场技术走在了世界最前列,同时也为前沿科学研究提供了独特的实验条件,让过去只能在稳态磁场下开展的核磁共振、比热、拉曼光谱等研究工作在更高场强下成为可能。基于这一系列技术创新,强磁场中心先后获2018年湖北省科技进步特等奖、2019年国家科技进步一等奖。

强磁场中心团队进行平顶脉冲磁场实验调试

除了技术层面的支撑,强磁场中心还全方位做好脉冲强磁场设施的开放运行服务。建立全天24小时线上机时申请机制,并安排专人负责用户服务工作,及时反馈用户需求;对于外地或国外用户,妥善安排实验期间的住宿、饮食等事宜;对实验中的强磁场、极低温等复杂环境,提前对用户进行安全培训,确保用户人身安全……强磁场中心通过一系列暖心举措,为国内外科研人员开展前沿科学研究保驾护航。

2018年以来,在强磁场中心全体人员的共同努力下,脉冲强磁场设施累计开放运行62112小时,为北京大学、清华大学、中科院物理所、美国斯坦福大学、英国剑桥大学、德国德累斯顿强磁场实验室等国内外133家高校和科研院所开展科学研究1274项,在Science、Nature、PRL等高水平期刊发表SCI论文1296篇,推动了我国物理、材料、生命等相关前沿基础学科研究发展。

剑桥大学用户与设施运行人员交流

我校物理学院陆成亮教授团队利用脉冲强磁场设施的磁化与电极化实验平台,深入研究了58T脉冲强磁场下极性磁体的巨线性磁电效应;北京大学谢心澄院士团队在60T强磁场下发现第三种规律的量子振荡,被评价为近90年来该领域最重要的发现之一;英国剑桥大学卡文迪许实验室Suchitra Sebastian教授团队利用60T强磁场条件,首次揭示了铜基超导体中小费米口袋相关的量子振荡具有一个孤立的二维费米面口袋特征;强磁场中心朱增伟教授团队联合美国、法国国家强磁场实验室,利用80T强磁场发现三维电子关联效应新奇相,首次验证诺奖得主Mott关于激子强耦合配对的理论预言……一项项研究成果的顺利出炉,都离不开脉冲强磁场设施在实验条件、测量技术、用户服务等方面提供的有力支撑。

提质增效,加快推进实验装置优化升级

为进一步提升设施整体性能和运行水平,应对日趋激烈的国际竞争,抢占科技创新制高点,强磁场中心于2019年底启动了脉冲强磁场实验装置优化提升项目建设申报工作。

2020年6月,设施优化提升项目建议书通过教育部评审。2021年10月,设施优化提升项目从全国400多个申报项目中成功突围,纳入“十四五”国家重大科技基础设施建设规划(全国仅20个),是“十四五”高校中仅有的3个获批项目之一。2022年9月,设施优化提升项目可行性研究报告获国家发改委批复,湖北省省长王忠林在项目建设启动现场会上宣布项目启动。2023年11月,设施优化提升项目初步设计概算获国家发改委批复,总投资20.9651亿元。至此,项目完成全部审批流程,全面进入建设阶段,是“十四五”国家重大科技基础设施中首批启动建设项目之一。

根据国家发改委批复,设施优化提升项目将在“十一五”脉冲强磁场实验装置的基础上,围绕物质科学、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,全面提升磁场参数、丰富测量手段、拓展研究领域,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。项目建设地点紧邻装置一期,占地面积约为36.7亩,总建筑面积47000平方米,主要包括脉冲实验大楼、超导实验大楼和研制测试大楼三栋单体建筑,建成后将与一期装置无缝衔接、融为一体,为多学科领域前沿科学研究提供更先进的实验平台。

脉冲强磁场设施优化提升项目效果图及现场施工图

项目建成后,将成为全球规模最大、具有重要国际影响力的脉冲强磁场科学中心,为我国在国际科学前沿领域占据更重要的位置奠定基础。

在推进设施优化提升项目建设过程中,强磁场中心不断完善相关体制机制。做好顶层规划设计。强磁场中心于2021年7月成立第二届科技委员会,聘任18名两院院士在内的23名专家担任委员;2022年4月,学校发文正式成立项目建设管理机构,由主要校领导任领导小组组长、分管副校长任工程建设指挥部指挥长,整合全校资源支持项目建设。持续提升设施服务能力和水平。强磁场中心于2023年3月成立第二届用户委员会,聘期国内高校和科研院所来自物质科学、生命科学、强电磁工程科学等研究领域的49名专家担任委员,参与制定与用户有关的政策、反映用户的意见及要求、协调用户与强磁场中心之间经常性事务、参与用户申请课题的审定等工作。完善全生命周期管理。2024年5月,项目指挥部举行项目工程经理部聘任仪式,为项目组成员颁发聘书并签订建设任务书,强化项目跟踪推进。

深度融合,为发展新质生产力增势赋能

脉冲强磁场设施是现代前沿科学研究不可替代的极端条件实验平台,除了支撑基础研究,强磁场中心积极拓展强磁场技术应用,将设施研制过程中掌握的关键技术成功应用到新能源、航空航天、生物医疗等多个领域,为推动我国高技术产业发展提供重要支撑。

在新能源领域,强磁场中心开展了长达十余年的攻关,颠覆大型永磁电机先充磁后组装的传统制造技术,在国际上首次提出了大型永磁电机“无磁装配-整体充退磁”方法,2021年6月成功研制国内首套大型永磁电机整体充磁设备,2024年10月成功完成了18-22MW级风力发电机充磁,并实现26MW全球最大单机功率风力发电机的原位退磁与退磁后的再充磁,为大型永磁电机高效制造、精准运维和绿色再制造的全生命周期开辟了全新的技术途径。相关成果获2022年湖北省技术发明一等奖、2022年中国电工技术学会科技进步一等奖,已应用于东方电机、湘潭电机、明阳智慧能源、哈电风能等企业2.5-20MW全系列永磁风力发电机的制造,为企业带来了显著的经济效益,推动我国风电绿色制造实现里程碑式高质量发展。

整体充磁技术成功应用于风力发电机

在航空航天领域,针对航空航天大型关键部件整体化制造的“卡脖子”难题,强磁场中心团队首创多时空脉冲强磁场成形制造技术,已成功研制国际首台电磁压边-工装-成形一体化原型样机,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成性制造,下一步计划完成3.35米级火箭燃料储箱箱底的电磁整体成形制造,将助力武汉国家航天产业基地和火箭产业发展。

在生物医疗领域,强磁场中心团队首创基于脉冲强磁场聚焦的直接磁化技术,是目前唯一无需辅助措施实现小型软体机器人内部磁化路径编程及重构的技术,为软体机器人多模态响应和驱动提供了全新技术途径。2024年2月,团队已将磁控软体机器人技术引入到胶囊结构设计中,在传统密闭式胶囊本体结构中构造了独特的磁性软体通道,可实现无磁场下的胶囊通道自主关闭和外加磁场下的柔性可控,在胃肠道疾病诊疗中具有巨大的应用潜力。

筑巢引凤,打造高水平人才“强磁场”

强磁场中心以服务设施运行、提高科研水平、增强创新能力为导向,坚持人才引进与自主培养相结合,不断加强人才队伍建设,集聚了一批优秀人才。

积极引进海外高层次人才。围绕脉冲强磁场设施建设和运行,强磁场中心与美国、德国、法国、日本等国际主要的强磁场研究机构和大学建立了长期稳定的合作关系,并开展了多渠道、多形式的合作交流。2018年至今,强磁场中心先后引进了11名海外高水平人才,其中2人来自美国强磁场实验室,1人来自法国强磁场实验室,8人来自英国剑桥大学、美国伦斯勒理工学院、美国GE公司、丹麦金风科技等国际顶尖大学和科研机构,其中7人入选国家人才计划,进一步壮大了强磁场中心科研人才队伍。

重视青年教师成长成才。一方面,吸纳青年人才参与设施的建设和运行,指导一批优秀研究生提前开展设施相关技术研究,鼓励并支持他们毕业后留校工作,为设施贡献青春力量;另一方面,关心关爱青年人才发展,设立青年成长基金,支持青年教师开展探索性研究,并积极落实新进青年人才的住房补贴、生活补助、子女入学、配偶安置等待遇保障,为青年人才成长创造优质环境。一批青年教师在强磁场中心快速成长为设施的中坚骨干力量,2018年至今,2人入选长江学者特聘教授,1人入选国家优青,1人入选国家青拔,7人入选湖北省百人、青拔等省级人才计划;教师队伍人才占比超过60%,团队先后入选国家自然科学基金委创新群体(2018年)、中国青年五四奖章集体(2021年),建成了一支创新能力强、具有国际学术影响力的强磁场工程和科学队伍,打造了汇聚优秀人才的“强磁场”。

国家脉冲强磁场科学中心团队合影

六载砥砺谱华章,奋楫扬帆再起航。新征程上,强磁场中心将站在更高起点、朝着更高目标,牢记科技强国使命,坚持“四个面向”,以更大的担当、更好的作为,继续建设和运行好脉冲强磁场设施,打造全球规模最大、具有重要国际影响力的脉冲强磁场科学中心,为学校“双一流”建设和我国强磁场科技事业发展作出新的更大贡献。