約4000平方米的實(shí)驗(yàn)區(qū)里，各類磁體、電源、儀器密布；啟動實(shí)驗(yàn)裝置，機(jī)器發(fā)出轟鳴，放電瞬間，可形成最高相當(dāng)于地球磁場200萬倍的強(qiáng)磁場。
這是華中科技大學(xué)國家脈沖強(qiáng)磁場科學(xué)中心，國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——脈沖強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置坐落于此。近日，借助這一設(shè)施，科學(xué)中心教授李亮團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)71.36特斯拉平頂脈沖磁場，進(jìn)一步鞏固了我國在該領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位。此前，該團(tuán)隊(duì)于2018年創(chuàng)下64特斯拉世界紀(jì)錄。
“脈沖強(qiáng)磁場設(shè)施是產(chǎn)生高強(qiáng)磁場的最有效手段。”李亮說，強(qiáng)磁場雖然看不見摸不著，卻是現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要條件之一，能夠產(chǎn)生極強(qiáng)的磁場、極低的溫度、極高的壓力，可使材料呈現(xiàn)常態(tài)下觀測不到的變化，被稱為“物質(zhì)微觀世界的放大鏡”。磁場強(qiáng)度越高，看微觀事物就越清晰，有助于發(fā)現(xiàn)新的物理原理和新型材料。
平頂脈沖磁場是強(qiáng)磁場技術(shù)的前沿方向，兼具穩(wěn)態(tài)與脈沖兩種磁場的優(yōu)勢，能實(shí)現(xiàn)高磁場強(qiáng)度且在一段時間保持高穩(wěn)定度，為核磁共振等研究提供獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)條件。
強(qiáng)電磁力下，磁體結(jié)構(gòu)如何保持穩(wěn)定？大電流如何精確調(diào)控？針對這兩項(xiàng)難題，李亮團(tuán)隊(duì)在材料與調(diào)控技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破，自主研制出高強(qiáng)高導(dǎo)銅銀合金導(dǎo)線，抗拉強(qiáng)度較原有材料提升近40%；將瞬態(tài)控制問題創(chuàng)新性地轉(zhuǎn)化為逆向電路拓?fù)湓O(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)預(yù)構(gòu)磁場波形精準(zhǔn)生成。最終，李亮團(tuán)隊(duì)以高穩(wěn)定性的71.36特斯拉平頂脈沖磁場刷新世界紀(jì)錄，場強(qiáng)比國外現(xiàn)有水平高19%。
“各國學(xué)者在強(qiáng)磁場條件下的科學(xué)研究一直非常活躍，在物理、化學(xué)、材料和生物等領(lǐng)域取得了大批原創(chuàng)性重大成果。”李亮說，過去我國沒有此類設(shè)施，科學(xué)家想做相關(guān)實(shí)驗(yàn)不得不向其他國家求助，有時一年也做不了一次。
2007年，國家發(fā)展改革委批準(zhǔn)由華中科技大學(xué)組建團(tuán)隊(duì)建設(shè)我國脈沖強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置，李亮擔(dān)任國家脈沖強(qiáng)磁場科學(xué)中心主任。“建設(shè)階段，我們沒有照搬國外經(jīng)驗(yàn)，而是自主繪制電路設(shè)計(jì)圖，關(guān)鍵核心材料和部件通過自主研發(fā)實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。”李亮說。2014年，裝置通過驗(yàn)收，正式投入運(yùn)營。
10余年來，李亮帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)推動設(shè)施面向全球開放共享，每年對外開放率超過70%。目前，華中科技大學(xué)脈沖強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置已吸引國內(nèi)外130多個科研院所的科學(xué)家前來“追磁”，助力開展2000多項(xiàng)基礎(chǔ)前沿研究。該裝置還在大型風(fēng)機(jī)裝備制造、磁面成像、磁懸浮以及人體磁功能成像等多方面獲得應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)我國強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)條件從“受制于人”到“授之予人”的跨越。
李亮介紹，為進(jìn)一步提升設(shè)施的整體性能和開放共享水平，國家脈沖強(qiáng)磁場科學(xué)中心將從磁場參數(shù)提升、測量手段豐富和研究領(lǐng)域拓展3方面，對設(shè)施進(jìn)行全方位提升，建設(shè)110特斯拉超強(qiáng)磁場、70特斯拉平頂脈沖磁場和9.50特斯拉超導(dǎo)脈沖復(fù)合磁場，10類實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)以及設(shè)施支撐基礎(chǔ)平臺。
《 人民日報(bào) 》（ 2025年08月09日 06 版）