Исследовательская группа под руководством Куанга Гуанли и Цзян Дунхуэя из Высокой магнитной лаборатории Института физики Хэфэя Китайской академии наук разработала высокотемпературную сверхпроводящую (англ. High Temperature Superconducting, HTS) катушку необычной конструкции — так называемого «карманного типа». Эта компактная установка смогла создать комбинированное магнитное поле 44,86 тесла, что является знаковым достижением для компактных сверхпроводящих систем.
Катушка была изготовлена в Китае из лент, в состав которых входила композиция оксидов рения, бария и меди (REBCO, не следует путать с маркой российской нефти REBCO). В жидком гелии она сгенерировала 28,20 Тл в нулевом внешнем поле. 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 успешной работы сверхпроводящей катушки исследователи применили технику намотки без изоляции (no-insulation), что позволило справиться с электромагнитными, механическими и тепловыми помехами в высокоиндуктивных полях. Во время намотки использовался лазерный динамический трекинг, обеспечивающий 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 улучшения теплового рассеивания;
- Гибкие электроды для повышения стабильности в сильных полях.
Такие подходы закладывают прочную техническую базу для создания магнитов с еще более высокими полями в будущем.
Ценность исследования
Сверхпроводящие магниты — ключ к прогрессу в фундаментальных науках. Они используются в физике элементарных частиц, материаловедении, медицине и биологии, где мощные стабильные магнитные поля позволяют изучать новые явления и законы материи. Maтeриалы на основе REBCO демонстрируют высокую способность проводить ток без сопротивления и обладают хорошими механическими характеристиками, что делает их перспективными для систем на базе сверхмощной магнитной индукции.
На фоне текущих достижений в области сверхпроводимости — например, создания магнитов, обеспечивающие поля свыше 20 Тл для ускорителей и термоядерных устройств — успех китайской компактной катушки выделяется как путь к миниатюризации мощных магнитных систем с широкими научными и технологическими перспективами.
