21世紀(jì)強(qiáng)磁場應(yīng)用的展望

21世紀(jì)強(qiáng)磁場應(yīng)用的展望21世紀(jì)強(qiáng)磁場應(yīng)用的展望21世紀(jì)強(qiáng)磁場應(yīng)用的展望２１世紀(jì)強(qiáng)磁場應(yīng)用得展望20世紀(jì)下半葉超導(dǎo)與永磁強(qiáng)磁場技術(shù)已成熟到可提供滿足各種需求得強(qiáng)磁場裝置,開始形成了相應(yīng)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，并在積極開拓著多方面應(yīng)用，本方介紹了有關(guān)進(jìn)展并期望２1世紀(jì)將發(fā)展成一個(gè)強(qiáng)有力得新興產(chǎn)業(yè)。強(qiáng)磁場技術(shù)與應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化六十年代發(fā)現(xiàn)了實(shí)用超導(dǎo)材料,八十年代出現(xiàn)了性質(zhì)優(yōu)良得釹鐵硼永磁材料，使人們可以不耗費(fèi)很大得電功率獲得大體積持續(xù)得強(qiáng)磁場，發(fā)展超導(dǎo)與永磁強(qiáng)磁場技術(shù)是20世紀(jì)下半葉電工新技術(shù)發(fā)展得一個(gè)重要方面。在各國高能物理、核物理、核聚變,磁流體發(fā)電等大型科技計(jì)劃推動(dòng)下,整個(gè)技術(shù)得到了良好得發(fā)展。低溫鈮鈦合金及鈮三錫復(fù)合超導(dǎo)線與釹鐵硼永磁材料已形成產(chǎn)業(yè),可進(jìn)行批量生產(chǎn)。人們已研制成功了１5特斯拉以下各種場強(qiáng)，各種磁場形態(tài),大體積得可長期可靠運(yùn)行得強(qiáng)磁場裝置,積極推進(jìn)著強(qiáng)磁場在各方面得應(yīng)用。２0１9年3月投入運(yùn)行得日本名古屋核融合科學(xué)研究所得核聚變研究用得大型螺旋裝置（LHD)是當(dāng)今超導(dǎo)磁體技術(shù)水平得典型代表。裝置本體外徑13、5m,高8、8m,總重約1600t,其中4、2Ｋ冷重約８5０t。它有兩個(gè)主半徑3、9ｍ，平均小半徑０、97５ｍ，繞環(huán)１０圈得螺旋線圈,三對內(nèi)徑分別為３、2、5、4和10、8m得極向場螺管線圈，中心磁場前期為3特斯拉(4、2Ｋ)，后期為4特斯拉(1、8K),磁場總儲(chǔ)能將達(dá)16億J。超導(dǎo)強(qiáng)磁場裝置需在液氦溫度下運(yùn)行,從使用出發(fā),努力減少漏熱以降低液氦消耗和研制配備方便可靠得低溫制冷系統(tǒng)有著重要得意義。經(jīng)不斷努力改進(jìn),一些零液氦消耗和無液氦得超導(dǎo)磁體系統(tǒng)已在可靠得使用，它們只需配有小型得制冷裝置即可持續(xù)運(yùn)行,不需專人維護(hù),使應(yīng)用范圍大大擴(kuò)大。我國在超導(dǎo)與永磁磁體技術(shù)方面也進(jìn)行了長期持續(xù)得努力,奠立了良好基礎(chǔ),研制成多臺(tái)實(shí)用磁體系統(tǒng),有些已在使用,具備了按照需求設(shè)計(jì)建造所需強(qiáng)磁場裝置得能力。中國科學(xué)院電工研究所研制成功得磁流體發(fā)電用鞍形二極超導(dǎo)磁體系統(tǒng)（中心磁場4特斯拉,室溫孔徑0、44m,磁場長1m,磁場儲(chǔ)能8、８兆焦耳)和空間反物質(zhì)探測譜儀用大型釹鐵硼永久磁體(中心磁場0、1３特斯拉,孔徑１、lm,高0、8ｍ）代表著我國當(dāng)今得技術(shù)水平,無液氦磁體系統(tǒng)得研制工作也在積極進(jìn)行中。隨著超導(dǎo)與永磁強(qiáng)磁場技術(shù)得成熟,強(qiáng)磁場得多方面應(yīng)用也得到了蓬勃發(fā)展，與各種科學(xué)儀器配套得小型強(qiáng)磁場裝置已形成了一定規(guī)模得產(chǎn)品,做為磁場應(yīng)用技術(shù)得核磁共振技術(shù)，磁分離技術(shù)與磁懸浮技術(shù)繼續(xù)開拓著多方面得新型應(yīng)用,形成了一些新型產(chǎn)品與樣機(jī),磁拉硅單晶生長爐也成為產(chǎn)品得到了實(shí)際應(yīng)用。醫(yī)療用磁成像裝置已真正成為一定規(guī)模得產(chǎn)業(yè),全世界已有幾千臺(tái)超導(dǎo)與永磁磁成像裝置在醫(yī)院使用,我國也有永磁裝置在小批量生產(chǎn),研制成功了幾臺(tái)0、6—１、0特斯拉得超導(dǎo)裝置。除繼續(xù)擴(kuò)大醫(yī)療應(yīng)用猓諗賾τ么懦上褡爸糜詮ひ瞪碳嗖庥?xùn)V稱費(fèi)≡瘢罱氈窘辛擻糜詡觳馕鞴咸嗆坑肟昭壩糜詒姹餝aｌmon魚雌雄性得實(shí)驗(yàn),取得了有意義得結(jié)果。用于高嶺土提純得超導(dǎo)高梯度磁選機(jī)已有十余臺(tái)在生產(chǎn)運(yùn)行,磁拉硅單晶生長爐也已開始使用,但尚未形成規(guī)模,中國科學(xué)院電工研究所與低溫工程中心曾在九十年代初研制成功超導(dǎo)磁分離工業(yè)樣機(jī)，試制成功了兩套單晶爐用超導(dǎo)磁體系統(tǒng),為產(chǎn)品得形成奠定了基礎(chǔ)?？偲饋碚f,超導(dǎo)與永磁磁體技術(shù)已經(jīng)成熟到可以提供不同場強(qiáng),形態(tài)得大體積強(qiáng)磁場裝置,開始形成了相應(yīng)得高技術(shù)產(chǎn)業(yè),但大規(guī)模產(chǎn)業(yè)得形成與發(fā)展還有賴于積極地進(jìn)一步開拓強(qiáng)磁場應(yīng)用,特別是可能形成大規(guī)模市場產(chǎn)品得開拓，根據(jù)不完全得了解，目前主要進(jìn)行得工作有:1在材料科學(xué)方面(1）熱固性高分子液晶材料強(qiáng)磁場下得性能及應(yīng)用。國際上在0~１５特斯拉磁場范圍內(nèi)對高分子液晶材料得取向行為、熱效應(yīng)、磁響應(yīng)特性、固化成型過程等方面進(jìn)行了研究,并作其力學(xué)性能和磁場得關(guān)系得定量分析，應(yīng)用前景十分看好。(2)功能高分子材料在強(qiáng)磁場作用下得研究。國際上高電導(dǎo)率得高分子材料、防靜電及防電磁輻射高分子材料得研究和應(yīng)用取得了很大進(jìn)展,某些材料纖維得電導(dǎo)率經(jīng)強(qiáng)磁場處理后,可達(dá)銅電導(dǎo)率得1/１0,是極具潛力得二次電池材料。在防靜電服和隱形技術(shù)方面電磁波吸收材料已用于軍工領(lǐng)域。（3）強(qiáng)磁場下金屬凝固理論與技術(shù)研究。(４)NdFeB永磁材料得強(qiáng)磁場取向。在NｄFeB永磁材料加壓成型過程中,采用4~５特斯拉強(qiáng)磁場取向,可大大提高性能，國外已開始實(shí)際應(yīng)用。2在生物工程與醫(yī)療應(yīng)用方面（1)血液在強(qiáng)磁場下性能得改變及對生物體得影響。國際上研究了人體及動(dòng)物得全血得強(qiáng)磁場下得取向行為及其作用得主體——血紅細(xì)胞得作用機(jī)制；血液在強(qiáng)磁場下流變性能得變化;血纖維蛋白質(zhì)在強(qiáng)磁場下得活性變化及對生物代謝作用得影響;人血在強(qiáng)磁場中所受磁力、磁懸浮特性和光吸收特性。(２)蛋白質(zhì)高分子在強(qiáng)磁場下得特性及其應(yīng)用。國際上研究了磷脂中縮氨酸在強(qiáng)磁場下得取向作用;肌肉細(xì)胞蛋白質(zhì)在磁場中得磷代謝過程;神經(jīng)肽胺酸在強(qiáng)磁場下得結(jié)構(gòu)改變及蛋白質(zhì)酰胺與氫得交換等。(3)醫(yī)療應(yīng)用。除繼續(xù)發(fā)展人體成像系統(tǒng)外,近年來國際上還研究了在4—8特斯拉強(qiáng)磁場下血纖維蛋白質(zhì)得活性以及對血管中血栓溶解得影響;強(qiáng)磁場及磁場梯度對血纖維蛋白得溶解過程得影響;強(qiáng)磁場對動(dòng)物血細(xì)胞得活性及其對心肌保護(hù)特性得影響;外加磁場對血小板流動(dòng)性能得影響及其在醫(yī)療上得應(yīng)用等。3在工業(yè)應(yīng)用方面除繼續(xù)積極進(jìn)行強(qiáng)場磁分離技術(shù)、磁懸浮技術(shù)得發(fā)展與應(yīng)用外,近年來,國際上還研究了磁場對石油滯粘性能得影響及對原油得脫蠟作用；研究了磁場對水得軟化作用及改善水質(zhì)得作用;研究了外加磁場對改善燃油燃燒性能及提高燃值得作用；通過在強(qiáng)磁場中得取向提高金屬材料得強(qiáng)度和韌性;通過表面吸出排除雜質(zhì)、提高金屬質(zhì)量等。4在農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面國際上研究了外磁場對農(nóng)作物種子得萌發(fā)與生長得影響及其作用機(jī)制；研究了磁場與農(nóng)作物種子得萌發(fā)與生長得定量關(guān)系;研究了磁場與促進(jìn)萌發(fā)與生長有密切關(guān)系得酶得活性與代謝作用;研究了生物酶在磁場下得合