Các nhà khoa học Trung Quốc vừa đạt cột mốc mới trong công nghệ siêu dẫn khi tạo ra thành công từ trường ổn định 351.000 gauss bằng một nam châm siêu dẫn hoàn toàn. Thành tựu này phá vỡ kỷ lục thế giới trước đó là 323.500 gauss, đánh dấu sự tiến bộ của Trung Quốc trong công nghệ nam châm.

Nam châm này được phát triển bởi Viện vật lý plasma thuộc Viện hàn lâm khoa học Trung Quốc (ASIPP) tại tỉnh An Huy. Dự án cũng có sự tham gia của Trung tâm ứng dụng siêu dẫn quốc tế Hefei, Viện năng lượng thuộc Trung tâm khoa học tổng hợp quốc gia Hefei và Đại học Thanh Hoa.

Để so sánh, bản thân Trái Đất hoạt động như một nam châm khổng lồ, nhưng tạo ra từ trường địa từ chỉ khoảng 0,5 gauss. Điều đó có nghĩa là từ trường mới đạt được, mạnh hơn từ trường tự nhiên của Trái Đất hơn 700.000 lần.

Theo nhóm nghiên cứu, phát triển mới này sẽ giúp đẩy nhanh việc thương mại hóa các thiết bị khoa học siêu dẫn tiên tiến. Một ví dụ điển hình là máy quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân, được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như hình ảnh y tế và phân tích hóa học.

Ngoài ra, nam châm này còn hỗ trợ kỹ thuật quan trọng cho một số lĩnh vực. Chẳng hạn như hệ thống nam châm nhiệt hạch, hệ thống đẩy điện từ trong không gian, hệ thống gia nhiệt cảm ứng siêu dẫn, công nghệ đệm từ, hệ thống truyền tải điện hiệu quả. Các lĩnh vực này đều cần từ trường cực mạnh và ổn định để hoạt động hiệu quả.

Liu Fang, một nhà nghiên cứu tại ASIPP, giải thích nam châm này sử dụng công nghệ cuộn dây chèn siêu dẫn nhiệt độ cao. Công nghệ này được lồng ghép đồng trục với các nam châm siêu dẫn nhiệt độ thấp để tạo ra sự ổn định trong điều kiện khắc nghiệt.

Nhóm nghiên cứu cũng gặp phải một số trở ngại kỹ thuật trước khi đạt được hiệu suất phá kỷ lục. Họ phải giải quyết các vấn đề như tập trung ứng suất, hiệu ứng che chắn dòng điện và hiệu ứng ghép nối đa trường, xảy ra trong môi trường nhiệt độ thấp và trường điện từ cao.

Bằng cách vượt qua các trở ngại này, các nhà nghiên cứu đã cải thiện đáng kể cả độ ổn định cơ học lẫn hiệu suất điện từ của nam châm. Thiết kế mới đảm bảo hệ thống có thể duy trì sự ổn định trong thời gian dài hoạt động mà không bị giảm hiệu suất.

Trong quá trình chạy thử nghiệm, nam châm được cấp năng lượng lên 35,1 tesla và duy trì hoạt động ổn định trong 30 phút. Sau đó, nam châm được khử từ an toàn, chứng minh độ tin cậy của phương pháp mới. Cuộc trình diễn này xác nhận công nghệ này có thể hoạt động lâu dài trong điều kiện khắc nghiệt.

Nam châm siêu dẫn là một phần quan trọng của các thiết bị tổng hợp hạt nhân. Các thiết bị này sử dụng từ trường mạnh để tạo thành một “lồng từ tính”, giam giữ plasma ở nhiệt độ cực cao, cho phép các phản ứng tổng hợp hạt nhân duy trì liên tục.

Là đơn vị chính của Trung Quốc tham gia dự án lò phản ứng thí nghiệm nhiệt hạt nhân quốc tế (ITER), ASIPP đảm nhận một số thành phần quan trọng. Chúng bao gồm chất siêu dẫn, cuộn dây hiệu chỉnh và bộ cấp nam châm, sẽ hỗ trợ thí nghiệm tổng hợp hạt nhân lớn nhất thế giới.

Kỷ lục mới về hiệu suất của nam châm siêu dẫn, không chỉ củng cố vai trò của Trung Quốc trong nghiên cứu tổng hợp hạt nhân toàn cầu, mà còn mở ra cánh cửa cho một thế hệ công nghệ mới.