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

«Рига-110» и «Аэлита-101»: как в СССР скрестили приёмник и кассетник

Роясь в интернете, не раз натыкался на утверждение, что «Рига-110» и «Аэлита-101» — первые в СССР носимые магнитолы. Возможно, если говорить о массовости производства. тем не менее,...

Механизмы, принципы, история: как работала голубиная почта?

В определенный момент истории человек осознал, что рядом с ним живет существо, которое знает дорогу домой лучше любого прибора. Голубь стал первым курьером, которого человек не изобрёл, а всего...

Почему хулахуп не падает с талии: скрытая физика детской забавы

Удерживать обруч на талии умеет большинство людей, хотя с точки зрения физики это очень сложная задача. На пластиковое кольцо постоянно действует сила тяжести, которая тянет его к полу. При этом у...

«Микроконцерт»: первый советский плеер с микрофоном не для записи

По своей сути, «Электроника-Микроконцерт-Стерео» стал советским ответом на суперпопулярный японский Sony Walkman (по другим данным SANYO M5550). И вот на Заводе точного машиностроения начинают...

Vivo X500 Pro Max в России: дата начала продаж, цены на все версии и что получаем за эти деньги

Vivo X500 Pro Max официально вышел в России. Предзаказ на маркетплейсах принимают до 30 октября, продажи заявлены с 1 ноября, цена начинается примерно со 106 999 ₽ за версию 12/256 ГБ. Я...

Часы, на которые хочется взглянуть поближе: актуальные Conquest от Longines

У Longines есть одна, пожалуй, странная особенность: их очарование раскрывается постепенно и в деталях. Компания как бы нарочно делает «невзрачные» модели, на первый взгляд, которые должны...