Магнит в руке: как швейцарцы сжали 42 тесла до размера карандаша

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Команда физиков из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zürich) разработала два компактных сверхпроводящих магнита на основе высокотемпературных материалов. Один из них выдал 38 тесла, второй — рекордные 42,3 тесла. При этом устройство помещается в ладонь и потребляет меньше одного ватта энергии. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

Автор: Freepik Источник: ru.freepik.com

Для понимания масштаба: стандартный медицинский МРТ-сканер работает на 1,5-3 тесла. Предыдущий рекорд для полностью высокотемпературных сверхпроводящих магнитов составлял 26 тесла. Мировой рекордсмен — 45,5-тесла магнит в Национальной лаборатории сильных магнитных полей США — занимает целое здание и «ест» более 20 мегаватт. Новые швейцарские магниты в тысячи раз экономичнее и в тысячу раз компактнее, при этом почти догоняют рекорд.

Основная сложность заключалась в намотке сверхпроводящей ленты из оксида редкоземельного бария и меди (REBCO) вокруг канала диаметром всего 3,1 мм — примерно как у простого карандаша. Обычные методы требуют минимум 14 мм, иначе хрупкий сверхпроводящий слой трескается.

Инженеры из Цюриха придумали способ, при котором точка соединения катушек вынесена за пределы узкого канала. Это позволило сохранить целостность ленты даже при экстремальном изгибе. Дополнительно использована техника намотки без изоляции с пайкой по всей длине катушки — это повысило и плотность тока, и механическую прочность. В итоге достигнута плотность тока до 2257 А/мм² — показатель, недостижимый для большинства крупных сверхпроводящих систем.

Исследователи не ограничились цифрами: они провели эксперименты по ядерному магнитному резонансу (ЯМР) прямо внутри 3,1-мм канала магнита. ЯМР-спектроскопия — ключевой метод изучения молекулярной структуры — становится точнее и чувствительнее при росте магнитного поля. Сейчас для работы с полями выше 28 тесла учёным приходится бронировать время в национальных лабораториях.

Пальмовый магнит, работающий в этом диапазоне при минимальных затратах, может сделать высокопольную ЯМР-спектроскопию доступной для университетских лабораторий и исследовательских клиник, которые ранее не могли позволить себе такие установки.

Авторы также отмечают перспективы в области изучения квантовых материалов и разработки микро-ЯМР-систем нового поколения, где уже продемонстрированы радиочастотные катушки размером менее 1 мм.

Учёные признают: пока остаётся задача улучшить однородность магнитного поля внутри канала — от этого зависит точность измерений. В планах — доработать конструкцию и выйти на прямые ЯМР-измерения при полях выше 40 тесла. Патентная заявка на технологию уже подана.

Главный итог: наука о сверхсильных магнитных полях больше не привязана к гигантским национальным установкам. Иногда достаточно устройства, которое помещается в руке.

Источник: interestingengineering

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

0 комментариев

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Аккумуляторы из вторсырья превзошли новые заводские батареи: как модернизация катода и графита увеличила их ресурс в два раза

Литий-ионные аккумуляторы окружают нас повсюду: они питают смартфоны, ноутбуки, электроинструменты, системы хранения энергии и электромобили. У всех этих батарей есть общая проблема — со...

7300 лет назад супервулкан засыпал Японию пеплом. Почему одни племена вымерли, а другие пережили демографический скачок

Около 7300 лет назад в Восточно-Китайском море, всего в тридцати километрах к югу от японского острова Кюсю, проснулся подводный вулкан Кикай. Это извержение получило в науке двойное имя...

Лось способен нырять за кормом на несколько метров: зачем сухопутному гиганту подводная жизнь

Лось кажется животным, которому вода нужна разве что для питья и спасения от жары. Высокие ноги, тяжёлое тело, огромная голова — всё в нём будто рассчитано на болота и лесные просеки, но...

Ракетная Tesla полетела, а также развитие ситуации с датацентрами в РФ: главное за неделю

Самые интересные новости финансов и технологий в России и мире за неделю: ЦОДы Судного дня в России, Генпрокуратура отступилась от Freedom Holding, Нобелевка по экономике...

Обзор контроллера XPpen Pilot Pro: как им манипулировать?

Я думал что он поможет мне быстрее работать в Lightroom, но чуда не случилось. Инструмент удобный, но полностью заменить клавиатуру не получится. Да этого никто и не обещал. Хотя некоторые удобства...