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王秋良在裝調9.4T超導磁體。受訪團隊供圖

研制成功32.35T（特斯拉）極高磁場超導磁體，中心磁場超過地球磁場64萬倍；制備出9.4T、800毫米口徑人體全身成像磁共振磁體系統，一舉成為亞洲第一；進軍0.7T、1.5T、3T、7T等不同磁場強度無液氦磁共振成像系統領域，滿足我國科研、醫療、國防等關鍵領域液氦供應需求……

因突破無液氦超導磁體成套關鍵技術、研發出多種適應苛刻環境的無液氦特種強電磁裝備，中國科學院電工研究所（以下簡稱電工所）無液氦高場強磁裝備研究團隊榮獲“2024年中國科學院年度團隊”稱號。

這個“磁力”超強、戰力“爆表”的團隊，正以“不畏挑戰”“先干再說”的攻堅精神，沖向超導磁體科學領域的一座座高峰。

一路沖向新世界紀錄

2012年，國家重大科技基礎設施項目啟動立項，電工所作為主要參建單位，無液氦高場強磁裝備研究團隊在中國科學院院士、電工所研究員王秋良的帶領下，承接了研建磁場強度高達26T的超導磁體任務，以破解大科學裝置的“強磁場”難題。

那時，王秋良團隊已在強電磁工程與技術領域探索多年，儲備了扎實的基礎知識和豐富的工程經驗，也闖過了該技術的前期工藝摸索期。但建造26T超導磁體，技術難度仍然極大。此后幾年，該團隊艱苦摸索，持續進行工藝探索，直到實現24T超導磁體，建造26T超導磁體的技術路線才逐漸清晰。

習慣自我“加碼”的王秋良給團隊制定了27T的目標。“達到26T就滿足立項要求，但我們自己的目標要高一點。”王秋良告訴《中國科學報》。

當時，世界最強磁場紀錄是日本的27.6T。團隊計劃對原方案進行改造升級，“沖擊”27T。

沒想到就在這個節骨眼兒上，美國國家強磁場實驗室宣布打破日本紀錄，成功研制出磁感應強度為32T的超導磁體。

在刷新世界最強磁場紀錄的“較量”中，王秋良團隊選擇再度“加碼”，沖擊32T。

雖然研制目標一路“走高”，但王秋良依然信心十足。“我們‘沖’30T級別的能力還是具備的。”他回憶說。

強磁磁體裝配完成后，就是最讓人興奮和緊張的測試環節。測試過程中，隨著磁場強度一點點提高，磁體各方面參數逼近極限，出現問題的概率不斷飆升。

“當時已經實現了30T的目標，要不要往上‘沖’？能不能沖擊成功？那時候我們心里是完全沒底的。”團隊成員、電工所研究員劉建華說，當時大家最擔心的是磁體像日本磁體那樣被燒毀。

據悉，因熱管理和機械應力問題，美國、日本的超導磁體都在沖擊峰值后掉了下來。日本的磁體更因“失超”（失去超導能力，溫度快速升高）導致線圈燒毀無法工作。團隊成員拿不定主意，來征求王秋良的意見。王秋良態度依然很堅定：沖！

磁體有3個重要參數——磁場強度、穩定性和均勻性。最終，王秋良團隊研制的極高場超導磁體，在這三方面都實現了性能突破，創造了32.35T全超導磁體的新世界紀錄，磁體沒有失超并安全退磁。

“我們建造的兩套極高場全超導用戶磁體系統，目前已在懷柔綜合極端條件大科學裝置中穩定運行超過兩年。”劉建華補充說。

無人相信，他們選擇“干了再說”

2010年，9.4T超高場人體全身磁共振成像系統擬作為國家重大裝備研制項目立項。

立項論證時，很多專家認為用超導磁體研制這么高場強的人體全身成像系統“難度極高、極具挑戰性”，甚至有人提出質疑。

“也難怪有專家質疑。”團隊成員、電工所研究員程軍勝說，“當時國內技術還停留在開發1.5T成像磁體階段，臨床使用的核磁共振成像設備也以1.5T為主。9T以上系統全球只有英國特斯拉一家公司能做出來，我們忽然站出來說要干到9.4T，當然沒人相信。”

在一片質疑聲中，王秋良決定“干了再說”。

研制過程中，團隊經歷了前所未有的挑戰。從工藝研究到系統改造，新問題、新狀況層出不窮。例如，13萬匝超導線的繞制，每一匝超導線由上百根頭發絲般粗細的超導芯絲構成；長3米、直徑2米、重數噸，多個大尺寸、高精度超導密繞線圈設計制造關鍵工藝技術的突破；50噸重磁體的精準裝調……任何一處小小的誤差都會影響這個巨大磁體的精度。

無論是零下10℃的嚴寒，還是45℃的酷暑，每個人都堅守在試驗場。

然而，在磁體測試環節，始料未及的情況還是出現了—— 一臺性能穩定的制冷機突然毫無征兆地“罷工”了。

“之前從未碰到這么高強度和大空間范圍的雜散場，連廠商都不知道這種工況下制冷設備會無法工作。”團隊成員、電工所副研究員王暉說，“制冷過程中，壓縮機依靠活塞運動工作，但在強磁場條件下，活塞功能失效了。”

歷經多年攻關，2019年底，團隊終于研制出9.4T超高場人體全身磁共振成像用超導磁體，使我國成為亞洲第一個掌握此項關鍵技術的國家。該磁體配套形成的高場人體核磁共振成像系統，能夠實現多核成像，獲得更高信噪比、更高分辨率的圖像，且成像速度更快。

“9.4T磁共振成像系統能實現人體內含量較低的鈉、磷、碳、氧等原子核成像，可用于人體代謝、腦認知科學、神經科學等前沿研究，既能在帕金森病、阿爾茨海默病、惡性腫瘤等疾病早期診斷中發揮作用，也能在藥物研制、評估，材料加工，芯片制造等領域廣泛應用。”王秋良說。

“強磁”團隊的凝聚力“密碼”

目前，該團隊有40多位核心成員，加上外圍協作和流動科研人員，團隊成員總數超過100人。強磁裝備的研究具有學科交叉多、基礎研究強、工程應用要求高等典型特征，團隊成員由擁有超導、電磁場、低溫、機械、測控等多學科背景的老、中、青三代科學家構成。

隊伍龐大、構成復雜，但團隊的凝聚力和研究的磁場一樣強。他們已經習慣了“常伏下身子做事、偶爾跳起來看看”的工作狀態。“伏下身子做事，才能把事情做實、做細。”王秋良說，“偶爾跳起來看看，要看大環境和方向……”

多年前，王秋良敏銳意識到我國氦資源稀缺，但很多領域又離不開液氦，因此果斷率領團隊向無液氦強磁裝備方向挺進。

近年來，多次發生的國際液氦價格飆升和斷供危機，讓傳統液氦浸泡強磁系統成為我國科研、醫療、國防等領域的短板。所幸，團隊在該領域已埋頭攻關多年，并研制出多種具有領先水平的無液氦強磁裝備。目前，團隊研發的無液氦低溫超導產品已落地應用，其中0.7T、1.5T醫用無液氦設備已實現技術成果轉化，基本滿足我國醫療領域的需求。

不畏挑戰、持之以恒的攻關精神和“干了再說”的做事風格，讓該團隊有著超強的凝聚力。從穩態強磁場到適應苛刻應用環境的無液氦強磁系統；從學科前沿、大科學工程的強磁裝置，到低成本、更精準的醫療檢測成像設備；從核聚變、磁浮交通、新材料到尖端行業，他們一路走來，牢牢占據全球超導強磁未來科技發展的制高點。

（原載于《中國科學報》?2025-04-15?第1版?要聞）