اخیراً چین با ساخت آهنربای مقاومتی با میدان مغناطیسی پایدار 42 تسلا موفق به ثبت رکورد جهانی جدید شد. این آهنربای جدید که توسط آزمایشگاه میدان مغناطیسی بالا در موسسه علوم هیفی آکادمی علوم چین (CHMFL) ساخته شده است، توانسته رکورد قبلی 41.4 تسلا آمریکایی را شکست دهد که از سال 2017 بدون مناقشه باقی مانده بود. با بزرگی چنین دستاوردی، بد نیست بدانید که آهنربای مقاومتی 42 تسلای چین 800000 برابر قوی‌تر از میدان مغناطیسی طبیعی زمین است.
توضیح: کلمه آهنربا به معنای آهنربا است، اما در تحقیقات علمی و آزمایشگاهی به دستگاه ها یا سیستم های پیشرفته ای اطلاق می شود که می توانند میدان های مغناطیسی بسیار قوی ایجاد کنند. آهنرباهای معمولی، مانند آهنرباهای دائمی که در زندگی روزمره می بینیم، نمی توانند به میدان های مغناطیسی سطح تسلا برسند. در مقابل، آهنرباهای مقاومتی یا ابررسانا که در آزمایشگاه های پیشرفته تولید می شوند، قادر به ایجاد میدان های مغناطیسی بسیار قدرتمندی هستند که برای انجام آزمایش های علمی خاص و تحقیقات پیشرفته مورد استفاده قرار می گیرند.
اهمیت دستاورد جدید چین در فناوری آهنربای مقاومتی
این آهنربای 42 تسلا که توسط تیمی از دانشمندان و مهندسان چینی طراحی و ساخته شده است، پیشرفتی در فناوری آهنربای مقاومتی است. اهمیت این دستاورد به این دلیل است که آهنرباهای مقاومتی به دانشمندان و محققان این امکان را می دهد که شرایط تجربی ایده آل تری را برای کشف پدیده های جدید و بررسی قوانین علمی جدید با کنترل بهتر بر میدان مغناطیسی فراهم کنند. علاوه بر این، این دستاورد یک دستاورد مهم فناوری برای ساخت آهنرباهای قوی تر در آینده در چین است و زیرساخت های لازم را برای پیشرفت های آینده در این زمینه فراهم می کند.
چالش های طراحی و ساخت آهنربای 42 تسلا
ساخت آهنربای قدرتی 42 تسلا نیازمند بهبود قابل توجهی در طراحی و فرآیند ساخت است. پس از چهار سال تلاش مداوم، سرانجام دانشمندان توانستند با تجدید نظر در ساختار آهنربا و بهینه سازی فرآیند تولید، میدان مغناطیسی پایداری به اندازه 42 تسلا با استفاده از منبع تغذیه 32.3 مگاواتی تولید کنند. این مقدار میدان مغناطیسی تنها قبلاً در رکورد 41.4 تسلا مشاهده شده بود که توسط آزمایشگاه ملی میدان مغناطیسی بالا در ایالات متحده در سال 2017 ثبت شد.
مقایسه بین آهنرباهای مقاومتی، ابررسانا و هیبریدی
در تکنولوژی آهنربا، سه نوع اصلی آهنربای دائمی وجود دارد: آهنرباهای مقاومتی، آهنرباهای ابررسانا و آهنرباهای ترکیبی (که ترکیبی از آهنرباهای مقاومتی و ابررسانا نامیده می شوند). در این میان آهنرباهای مقاومتی با انعطاف پذیری و کنترل سریعتر میدان مغناطیسی از مهمترین آهنرباهای مورد استفاده در تحقیقات علمی هستند. اگرچه آهنرباهای ابررسانا می توانند میدان های مغناطیسی قوی نیز ایجاد کنند، اما آهنرباهای مقاومتی تاکنون توانسته اند میدان های مغناطیسی بسیار قوی تری نسبت به ابررساناها ایجاد کنند.
یکی از افسران علمی CHMFL، پروفسور Guanli Kaung، در توضیح توسعه این فناوری، آهنرباهای مقاومتی و ابررسانا را با بازیکنان حرفه‌ای در تک‌نفره و آهنرباهای ترکیبی با ترکیب دو نفره در مسابقات تنیس مقایسه کرد. وی به این رکورد در سال 2022 اشاره کرد که چین با ساخت آهنربای ترکیبی 45.22 تسلا به بالاترین رکورد جهانی در آن زمان دست یافت و عنوان قهرمانی را به دست آورد. کوانگ این دستاورد جدید را با پیروزی در یک مسابقه انفرادی مقایسه کرد و گفت: “در سال 2022 ما در مسابقات دونفره قهرمان شدیم و اکنون در مسابقه انفرادی نیز پیروز شدیم.”
اهمیت میدان های مغناطیسی بالا در علم مواد و اکتشافات علمی.
میدان مغناطیسی بالا به عنوان یکی از شرایط آزمایشی منحصر به فرد در تحقیقات علمی، نقش بسیار مهمی در علم مواد و دستاوردهای علمی دارد. در دهه های اخیر دانشمندان سراسر جهان با استفاده از میدان های مغناطیسی بالا به اکتشافات قابل توجهی دست یافته اند و بیش از 10 جایزه نوبل برای این دستاوردها در زمینه های مختلف علمی از جمله فیزیک و شیمی اعطا شده است.
پیشرفت‌ها در فناوری مغناطیسی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار هستند، زیرا شرایط آزمایش خاصی را که معمولاً نمی‌توان به دست آورد، امکان پذیر می‌سازد. به عنوان مثال، در علم مواد، میدان های مغناطیسی بالا به دانشمندان اجازه می دهد تا خواص جدیدی را در موادی که در میدان های معمولی قابل مشاهده نیستند، تشخیص دهند. علاوه بر این، این میدان‌های بالا می‌توانند به تحلیل و بررسی رفتار الکترون‌ها و پدیده‌های کوانتومی در شرایط دشوار کمک کنند.
آزمایشگاه های میدان مغناطیسی بالا در جهان
در حال حاضر، تنها پنج آزمایشگاه بزرگ در جهان وجود دارد که به تحقیق در زمینه میدان های مغناطیسی بالا اختصاص دارند. این آزمایشگاه ها در چین، فرانسه، ژاپن، هلند و ایالات متحده آمریکا قرار دارند و هر یک نقش حیاتی در توسعه فناوری های جدید و ایجاد زیرساخت های لازم برای تحقیقات علمی با میدان های مغناطیسی بالا دارند.
به لطف توسعه فناوری آهنربای مقاومتی و ترکیبی، چین توانسته جایگاه مهمی در این زمینه کسب کند و اکنون با ثبت رکورد جدید 42 تسلا، ظرفیت علمی و فناوری خود را در سطح بین المللی به نمایش گذاشته است. این دستاورد نه تنها باعث تشدید رقابت علمی بین کشورها در زمینه فناوری های پیشرفته شده است، بلکه اهمیت تحقیقات و پیشرفت های علمی چین را در سطح جهانی افزایش داده است.
چشم انداز آینده در زمینه فناوری آهنربا
چین با رسیدن به رکوردی جدید، گام بزرگی به سوی آینده ای روشن در زمینه فناوری مغناطیسی برداشته است. توسعه آهنرباهای مقاومتی و ابررسانا و همچنین ترکیب این دو فناوری، بستر مناسبی را برای دستاوردهای علمی و تحقیقاتی گسترده‌تر فراهم می‌کند. اگرچه فناوری‌های کنونی پیشرفت‌های زیادی در تولید میدان‌های مغناطیسی قوی ایجاد کرده‌اند، اما چشم‌انداز ساخت آهنربا با میدان‌های بالاتر و شرایط آزمایش پیشرفته‌تر همچنان جزو اهداف تحقیقاتی کشورهای پیشرو در این زمینه محسوب می‌شود. این دستاورد جدید همچنین نشان از توانایی علمی و پشتکار دانشمندان و مهندسان چینی دارد که با تلاش و خلاقیت خود برای بهینه سازی فرآیندهای ساخت و طراحی، توانسته اند شرایط آزمایشی ایده آلی را برای محققان در سراسر جهان ایجاد کنند.
