Разработка на основе высокотемпературного сверхпроводника REBCO установила новый рекорд для вставных магнитных систем и даёт учёным доступ к ранее недоступным эффектам в твёрдых телах и биологических системах
В Научно-исследовательском институте физики высоких магнитных полей при Академии наук Китая создана компактная высокотемпературная сверхпроводящая катушка, которая в сочетании со стационарным магнитом WM5 обеспечила рекордное магнитное поле — 44,86 тесла.
Катушка намотана из сверхпроводящих лент REBa2Cu3O7-x (REBCO) китайского производства. В испытаниях она создала собственное поле 28,20 Тл в жидком гелии при отсутствии внешнего поля, а при работе внутри стационарного магнита WM5 с индукцией 34,5 Тл добавила ещё 10,36 Тл. В сумме система вышла на поле, близкое к 45 тесла, это — один из наивысших показателей для установок такого класса.
Стационарные магнитные поля подобной мощности используются в передовых исследованиях материалов, физики конденсированного состояния и биологии, позволяя наблюдать эффекты, недоступные при более слабых полях.
Ключевым конструктивным решением стала безизоляционная намотка, которая повышает устойчивость катушки к локальным перегревам. При проектировании были специально оптимизированы электромагнитные, механические и тепловые характеристики, критичные для работы высокотемпературной сверхпроводящей катушки во вставке при экстремально высоких полях. Для сохранения геометрической точности и механической целостности во время намотки применялся метод лазерного динамического отслеживания плоскостности.
Особое внимание было уделено снижению тепловых потерь. Учёные добились низкого сопротивления внутренних соединений — 65 нОм·см2 при 77 К — за счёт точного контроля толщины оловянного слоя и оптимизации температуры и давления при пайке. Это позволило существенно уменьшить паразитное выделение тепла при работе катушки.
Для повышения термической стабильности в конструкции использован нитрид алюминия в качестве изоляционного материала, а для повышения надёжности в условиях сильных магнитных полей — гибкий метод подключения электродов, снижающий механические напряжения.
Авторы разработки подчёркивают, что полученный результат не является пределом: созданная технология формирует прочную инженерную основу для магнитных систем с ещё более высокими полями, которые будут востребованы в будущих фундаментальных и прикладных исследованиях.