Průlom v magnetické technologii: Kapesní výkon konkuruje průmyslovým gigantům

0

Vědci poprvé vytvořili miniaturní supravodivý magnet srovnatelný svou silou s některými z nejvýkonnějších průmyslových magnetů na světě. Tento úspěch představuje významný skok v magnetické technologii a potenciálně demokratizuje přístup k aplikacím s vysokým polem magnetického pole, které byly dříve omezeny velikostí a cenou.

Problém silných magnetických polí

Silné magnety jsou kritické pro různé aplikace, včetně lékařského zobrazování (MRI), výzkumu částicové fyziky a experimentální fúzní energie. Nejvýkonnější magnety tradičně spoléhají na supravodiče – materiály, které vedou elektřinu prakticky bez odporu. Tyto supravodiče však často vyžadují masivní infrastrukturu: menší verze stále konkurují velikosti malého vozidla a ty největší jsou srovnatelné s vícepatrovými budovami.

Nový miniaturní magnet

Tým z ETH Zurich vedený Alexandrem Barnesem vyvinul supravodivý magnet o průměru pouhých 3,1 milimetru, který svou silou konkuruje těmto větším systémům. Průlom nastal navinutím ultratenké pásky REBCO, keramického supravodiče, a ochlazením na extrémně nízké teploty. Prostřednictvím iterativního přístupu k selhání a učení s více než 150 prototypy nakonec tým vyvinul návrh využívající buď dvě nebo čtyři palačinkové cívky REBCO.

Ukazatele výkonu

Výsledné magnety generují pole o síle 38 až 42 Tesla – což je výrazně větší síla než u konvenčních magnetů na ledničku (méně než 0,01 Tesla). Pro srovnání, současný světový rekord pro permanentní magnetická pole je asi 45 Tesla, ale vyžaduje mnoho tun zařízení a až 30 megawattů energie. Barnesův magnet pracuje s méně než 1 wattem.

Důsledky a budoucí aplikace

Bezprostředním cílem je integrovat tuto technologii do spektroskopie nukleární magnetické rezonance (NMR). NMR je technika používaná ke stanovení struktury molekul, ale její dostupnost je omezena velikostí a cenou moderních magnetických systémů. Snížením velikosti a nákladů na magnety s vysokým polem by tato inovace mohla otevřít pokročilou chemickou analýzu širšímu okruhu výzkumníků.

Názor odborníka

Mark Ainslie z King’s College London potvrzuje význam: “Vytváření polí nad 40 Tesla tradičně vyžaduje velmi velká a drahá zařízení… dosažení podobné intenzity pole v tak kompaktním zařízení je významné.”

Je však potřeba další upřesnění. Zůstávají otázky ohledně uniformity magnetického pole a přesné kontroly elektromagnetického chování, než dojde k širokému přijetí. Tento vývoj však naznačuje, že magnety s vysokým polem se mohou brzy stát dostupnějšími pro laboratoře v různých oborech.

Tento pokrok slibuje transformaci přístupu k aplikacím magnetického pole s vysokým polem a zpřístupnění výkonných nástrojů širšímu okruhu vědeckých a průmyslových uživatelů.

попередня статтяVirové přechody se vyskytují v předvídatelném vzoru ze zvířat na lidi
наступна статтяNASA bude mluvit o aktualizacích mise Artemis 2 na Měsíc 🚀